ІНФОРМАЦІЙНІ ПІДСИСТЕМИ КОНСТРУЮВАННЯ ВИРОБІВ

Система автоматизованого проектування (САПР) ( computer- aided design - CAD) - це інформаційна система, що використовує комп'ютерні системи для надання допомоги в створенні, модифікації, аналізі або оптимізації конструкції вироби [1] . Російська абревіатура САПР має більш широке тлумачення і включає не тільки конструювання, але й інші функції - експериментування, створення технології, розробку програм для верстатів з числовим програмним управлінням (ЧПУ). Сучасні програмні CAD -системи також мають такий розширений склад функцій. Програмне забезпечення CADвикористовується для підвищення продуктивності проектувальника і конструктора, поліпшення якості конструкції, поліпшення комунікації за допомогою стандартизації конструкторської документації та створення бази даних для виготовлення виробу. Виходом CAD часто є електронні файли для друку конструкторської документації, обробки на верстатах з ЧПУ або для інших виробничих операцій.

Автоматизоване проектування застосовується в багатьох областях. Його використання в проектуванні електронних систем відомо як автоматизація проектування електронних приладів (EDA). У машинобудуванні він відомий як автоматизація проектування механічних конструкцій (MDA) або автоматизоване проектування ( CAD ), яке включає в себе процес створення креслень з використанням комп'ютерного програмного забезпечення.

Для проектування механічних конструкцій CAD використовує як векторну, так і растрову графіку для відображення загального вигляду проектованих об'єктів. Проте CAD включає в себе більше функцій, ніж просто зображення форми. Як і при ручному способі складання конструкторської документації, вихід CAD повинен передати інформацію про матеріали, процесах зміцнення і захисту від корозії, розмірах і допуски відповідно до стандартів для конкретних галузей.

За допомогою CAD розробляють перетину і види, побудовані на основі криволінійних фігур, в двовимірному (2D) просторі або поверхні і твердотільні моделі, побудовані на основі кривих поверхонь в тривимірному (3D) просторі. CAD є важливим промисловим інструментарієм і широко використовується в багатьох галузях, в тому числі автомобільної, суднобудівної та авіакосмічної промисловості, промисловому і архітектурному проектуванні, протезуванні і багатьох інших додатках. CAD також широко використовується для виробництва комп'ютерної анімації, для спецефектів в кіно, реклами і електронних технічних керівництв. Завдяки своїй високій ефективності CAD був основною рушійною силою для проведення досліджень в області обчислювальної геометрії, комп'ютерної графіки (як для апаратного, так і для програмного забезпечення) і дискретної диференціальної геометрії.

Починаючи приблизно з середини 1970-х рр. комп'ютерне автоматизоване проектування кардинально змінило роботу конструктора, оскільки почало надавати більше можливостей, ніж просту заміну ручної розробки електронної. Перехід до використання CAD став очевидним. Крім відтворення в середовищі електронних даних результатів ручної розробки комп'ютерні системи конструювання сьогодні забезпечують такі функції, як автоматизована генерація специфікацією, автоматична компоновка в інтегральних схемах, перевірка прохідності перешкод і багато іншого. У середовищі CAD проектувальник може виконувати інженерні розрахунки. Раніше розрахунки здійснювалися вручну або за допомогою тих людей, які могли б сформувати вихідні дані для розрахунку і запустити потрібну комп'ютерну програму. Сьогодні в CAD відбулося революційна зміна, коли почали зливатися ролі креслярів, конструкторів і інженерів-розраховувачів.

Сучасні програмні додатки CAD варіюються від векторних на основі систем 2D-редагування до систем ЗЛ-твердотільного і поверхневого моделювання. При цьому такі інструментарії часто дозволяють повертати модель в трьох вимірах, що дає можливість дивитися на об'єкт, що проектується під будь-яким кутом, навіть зсередини моделируемого тіла. Деякі системи здатні здійснювати динамічне математичне моделювання, іноді такі системи називають CADD.

Типова область використання CAD - це робоче проектування SD-моделей і (або) 2 /> креслень ДСЕ. Однак ефективність застосування таких систем підвищується при використанні їх протягом всього циклу розробки вироби - від концептуального проектування і компонування виробів, через побудову схеми дії сил і проведення динамічного аналізу збірок до формування геометрії та інших виробничих характеристик окремих деталей. Крім того, багато З / Ш-додатки тепер пропонують такі функції, як оцінка собівартості виробів і його компонентів, побудова розкладу виконання робіт, а іноді весь спектр функцій підсистеми управління проектами.

Існує кілька різних типів CAD. Кожен тип вимагає від конструктора різного типу мислення при розробці своїх виробів [2] .

2?) - системи (2 D systems). Багато вендори досі виробляють низькорівневі кінцеві за складом функцій 20-системи. Існує в тому числі ряд безкоштовних програм з відкритим вихідним кодом. Вони забезпечують підхід до процесу креслення без постійного відстеження масштабу і розміщення креслення на аркуші, так як ці параметри можуть бути скоректовані відповідно до вимог при створенні остаточного проекту.

Зй-каркасні системи (3D wireframe) є в основному розширенням 2 /> креслення. Такі продукти сьогодні використовуються нечасто. Кожна лінія при роботі з такими системами повинна бути вручну вставлена в креслення. Для кінцевого продукту не можна оцінити його масу, не можна додати до нього будь-які елементи, наприклад отвори. Операційні підходи до конструювання аналогічні стилю роботи за допомогою 2?> - систем, проте багато ЗД-системи дозволяють за допомогою каркасної моделі побачити і остаточно оцінити в об'ємному вигляді створювану конструкцію.

3 D - «німі» твердотільні системи (3 D «dumb» solids) дозволяють створювати конструкцію аналогічно, але з використанням типових об'ємних об'єктів. Ці продукти також в даний час використовуються нечасто. Основні тривимірні геометричні форми (призми, циліндри, сфери і т.д.) сприймаються системою як тверді обсяги, які можна додати або відняти з створюваної моделі, як якщо б це відбувалося при складанні або фрезеруванні реальних об'єктів. Двовимірні види і перетину легко генеруються з таких моделей. Основна частина програмних продуктів зазвичай не містить можливості для простого переміщення компонентів в моделі. Як правило, діють обмеження щодо їх рух або перетин компонентів.

Твердотільне моделювання (Solid Modeling). Існує два типи твердотільного моделювання:

1) 3D-параметричне твердотільне моделювання (3D

parametric solid modeling) дозволяє оператору використовувати «проектний задум» (design intent). Створені раніше об'єкти і ознаки піддаються зміні. Будь-які майбутні зміни можуть бути знову змінено по відношенню до оригінальної частини моделі. Параметризація дозволяє за короткий час «програти» (за допомогою зміни параметрів або геометричних співвідношень) різні конструктивні схеми і уникнути принципових помилок. Конструктор за допомогою цих систем практично створює математичну модель об'єктів, наділяючи їх потрібними параметрами, при зміні яких відбуваються зміни конфігурації деталі, взаємні переміщення деталей в збірці, заміна матеріалу і т.д .;

2) точні Моделер , або пряме 3D- CAD-моделювання (Explicit Modellers or Direct 3D CAD Modeling ), надають можливість редагувати геометрію конструкції без звернення до дерева історії її побудови. Конструктор просто змінює геометрію без необхідності внесення коригувань в оригінальний ескіз. Як і в параметричному моделюванні, пряме моделювання має можливість включати в модель відносини між обраної геометрією (наприклад, дотик, концентричність).

  • [1] CALS (Continuous Acquisition and Life cycle Support - безперервна інформаціоннаяподдержка життєвого циклу продукції) в авіабудуванні / під ред. А. Г. Братухіна. М.: Изд-во МАІ, 2002.
  • [2] Пестрецов С. І. CALS-технології в машинобудуванні: основи роботи в CAD / CAE-системах: навч, посібник. Тамбов: Вид-во ГОУ ВПО ТДТУ, 2010 року.
 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >