Задания для самостоятельной работы

Основные понятия

По мнению ведущих мировых аналитиков, основными факторами успеха в современном промышленном производстве являются:

• сокращение срока выхода продукции на рынок,
• снижение ее себестоимости
• повышение качества.

К числу наиболее эффективных технологий, позволяющих выполнить эти требования, принадлежат так называемые CAD/CAM/CAE-системы (системы автоматизированного проектирования, технологической подготовки производства и инженерного анализа).

Прежде всего, определимся, что такое проектирование.

Под проектированием понимается процесс составления описания, необходимого для построения в заданных условиях еще не существующего объекта на основе первичного описания этого объекта. Главная особенность проектирования: это процесс создания описания именно нового объекта.

Если этот процесс осуществляется человеком при взаимодействии с компьютером, то проектирование называется автоматизированным, если нет, то, соответственно, - неавтоматизированным.

Проектирование, при котором все преобразования описания объекта и алгоритма его функционирования осуществляются компьютером без участия человека, называется автоматическим.

Нас будет интересовать, в первую очередь, автоматизированное проектирование, которое и является предметом САПР.

Дадим теперь определение САПР.

САПР (система автоматизированного проектирования) - это комплекс средств автоматизации проектирования, взаимосвязанных с коллективом специалистов (пользователей системы), выполняющих автоматизированное проектирование.

САПР - Системы автоматизированного проектирования. Сокращение, обозначающее комплекс программно-аппаратных средств автоматизации проектных конструкторско-технологических, а также производственных работ.

САПР - это не системы автоматического проектирования. Понятие “автоматический” подразумевает самостоятельную работу системы без участия человека. В САПР часть функций выполняет человек, а автоматическими являются только отдельные проектные операции и процедуры. Слово “автоматизированный”, по сравнению со словом “автоматический”, подчёркивает участие человека в процессе.

Направление САПР возникло и широко оформилось на западе, поэтому основные термины англоязычные, на сегодня широко известны и используются в среде специалистов.

В ряде зарубежных источников устанавливается определённая соподчиненность понятий CAD, CAE, CAM. Термин CAE (computer-aided engineering) определяется как наиболее общее понятие, включающее любое использование компьютерных технологий в инженерной деятельности, включая CAD и CAM (computer-aided manufacturing). Для обозначений всего спектра различных технологий автоматизации с помощью компьютера, в том числе средств САПР, используется термин CAx (англ. computer-aided technologies).

CAD – computer Aided Design
Общий термин для обозначения всех аспектов проектирования с использованием средств вычислительной техники. Обычно охватывает создание геометрических моделей изделия. А также генерацию чертежных изделий и их сопровождений.

CAM – Computer Aided Manufacturing
Общий термин для обозначения системы автоматизированной подготовки производства, общий термин для обозначения ПС подготовки информации для станков с ЧПУ. Традиционно исходными данными для таких систем были геометрические модели деталей, полученных из систем CAD.

CAE – Computer Aided Engineering
Система автоматического анализа проекта. Общий термин для обозначения информационного обеспечения условий автоматизированного анализа проекта, имеет целью обнаружение ошибок (прочностные расчеты) или оптимизация производственных возможностей.

PDM – Product Data Management
Система управления производственной информацией. Инструментальное средство, которое помогает администраторам, инженерам, конструкторам управлять как данными так и процессами разработки изделия на современных производственных предприятиях или группе смежных предприятий.

CAD/CAM/CAE/PDM = САПР

История развития

Идея автоматизировать проектирование зародилась в конце 50-х годов прошлого века, почти одновременно с появлением коммерческих компьютеров. А уже в начале 60-х ее воплотила компания General Motors в виде первой интерактивной графической системы подготовки производства. В 1971 г. создатель этой системы доктор Патрик Хэнретти (Patrick Hanratty) основал компанию Manufacturing and Consulting Services (MCS) и разработал методики, которые составили основу большинства современных САПР.

Аналитики считают что именно компания Manufacturing and Consulting Services (MCS) оказала огромное влияние на развитие отрасли и 70 процентов современных САПР составляют идеи MCS.

В 70-х годах внимание уделялось в основном системам автоматизированного черчения, так как стало ясно по результатам, что проектирование можно реализовать машинными средствами.

Вскоре появились и другие CAD-пакеты. В то время они работали на мэйнфреймах и мини-компьютерах и стоили очень дорого. Лишь крупные предприятия могли позволить себе идти в ногу со временем и использовать современное оборудование для выполнения сложных математических расчетов.

Параллельно с развитием CAD-систем бурное развитие получили CAM-системы автоматизации технологической подготовки производства.

В 80-е годы компьютеры становятся доступными большому количеству крупных и даже мелких компаний.

К середине 80-х годов системы САПР для машиностроения обрели форму, которая существует и сейчас. Появление микропроцессоров положило начало революционным преобразованиям в области аппаратного обеспечения — наступила эра персональных компьютеров. Но для трехмерного моделирования мощности первых ПК не хватало.

К началу 90-х средняя цена рабочего места значительно снизилась — САПР становились доступнее. Но в массовый продукт они превратились лишь тогда, когда компания Autodesk разработала свой знаменитый пакет AutoCAD стоимостью на тот момент всего 1 тыс. долл., что было в десятки раз меньше существовавших до этого систем. Правда, в те времена мощности ПК хватало лишь для двумерных построений — черчения и создания эскизов. Однако это не помешало новинке иметь огромный успех у пользователей.

Появляется 3D-моделирование. Вначале было только поверхностное моделирование, при котором конструктор определял изделие семейством поверхностей. Оно получило большое распространение в инструментальном производстве. Со временем появилось твердотельное моделирование широко распространенное в машиностроении, когда конструктор строит модель из твердотельных примитивов. Они определяются формой, размерами, ориентацией и точкой привязки. Современные системы позволяют работать с телами и с отдельными поверхностями.

Наиболее бурное развитие САПР происходило в 90-х годах, когда Intel выпустила процессор Pentium Pro, а Microsoft — систему Windows NT. Тогда на поле вышли новые игроки «средней весовой категории», которые заполнили нишу между дорогими продуктами, обладающими множеством функций, и программами типа AutoCAD. В результате сложилось существующее и поныне деление САПР на три класса: тяжелый, средний и легкий.

Классы

Традиционно, продукты САПР для машиностроения разделены на три класса: тяжелый, средний и легкий. Такая классификация сложилась исторически, и хотя уже давно идут разговоры о том, что грани между классами вот-вот сотрутся, они остаются, так как системы по-прежнему различаются и по цене, и по функциональным возможностям.

САПР Легкий вес

• Эти САПР служат для выполнения почти всех работ с двумерными чертежами и имеют ограниченный набор функций по трехмерному моделированию.

• С помощью этих систем выполняются порядка 80% всех работ по проектированию, хотя имеющиеся ограничения делают их не всегда довольно удобными.

• Область их работы - создание чертежей отдельных деталей. Характерные представители таких САПР - AutoCAD, T-FlexCAD 2D, DataCAD, SurfCAM 2D, IntelliCAD, Medusa, TrueCAD, КОМПАС и т.д..

САПР Средний вес

• По своим возможностям они полностью охватывают САПР «легкого веса» плюс позволяют работать со сборками, и по некоторым параметрам они уже не уступают тяжелым САПР. А в удобстве работы даже превосходят.

• Обязательным условием является наличие интеграции с CAM программами.

• Это не просто программы, а программные комплексы, в частности ADEM, Autodesk Mechanical Desktop, Intergraph, Solid Edge, Solid Works, CadKey, Cimatron, T-Flex,

САПР Тяжелый вес

Эти системы применяются для решения наиболее трудоемких задач:

• моделирования поведения сложных механических систем в реальном масштабе времени

• оптимизирующих расчетов с визуализацией результатов

• расчетов температурных полей и теплообмена и т.д.

Обычно в состав системы входят:

• графические модули

• модули для проведения расчетов

• постпроцессоры для станков с ЧПУ

Примерами «тяжелых» САПР могут служить такие продукты, как CATIA, CADDS 5, EMS, Pro/ENGINEER, Unigraphics NX, Pro/Engineer, EUCLID, I-DEAS

Это лишь часть довольно известных продуктов, представленных на мировом рынке. Кроме этого существуют еще и специализированные САПР для строительного, промышленного, архитектурного проектирования.

Для дальнейшего развития после 90-х годов характерна интеграция CAD/CAM/CAE-систем с системами PDM, другими средствами информационной поддержки изделий.

Сегодня невозможно представить себе как, например, изготовить самолет или корабль без использования CAD/CAM/CAE-систем. Они охватывают весь процесс от эскизного проектирования до технологической подготовки производства, проведением испытаний, сопровождением. CAD/CAM/CAE-системы помогают повысить надежность выпускаемых изделий, улучшить качество, в конце концов, экономить на стоимости прототипа, сократить срок технологической подготовки.

Какую систему выбрать?

• В первую очередь необходимо определится, какой именно круг работ вы хотите автоматизировать. В настоящее время наиболее распространены следующие типы программ для автоматизированного проектирования в машиностроении:

• системы автоматизированного черчения -CAD;

• системы автоматизированного построения технологических процессов - САМ;

• системы автоматизации инженерных расчетов –CAE;

• системы подготовки данных для станков с ЧПУ(постпроцессоры);

• специализированные системы (например, для проектирования коробок передач);

• интегрированные системы, включающие в себя несколько или все или даже более из вышеперечисленных.

Рефлексия:

В промышленном производстве давно царит жесткая конкуренция. Чтобы выжить в этих нелегких условиях, предприятиям приходится как можно быстрее выпускать новые изделия, снижать их себестоимость и повышать качество. В этом им помогают современные cad/cam/cae-системы (САПР), позволяющие облегчить весь цикл разработки изделий — от выработки концепции до создания опытного образца и запуска его в производство. Тем самым значительно ускоряется процесс создания новой продукции без ущерба качеству. Поэтому сейчас без САПР не обходится ни одно конструкторское или промышленное предприятие.

Задания для самостоятельной работы

Поиск и обзор литературы и электронных источников информации, а также создание презентаций по по темам:

1. «Роль автоматизированного проектирования в машиностроении»

2. «Системы САПР и оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ)»

3. «Использование САПР в процессе обучения»

4. «Необходимость использования САПР в производстве»

5. «Критерии эффективности САПР»

Литература:

1. ГОСТ 34.003-90 “Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Термины и определения”
2. ГОСТ 23501.101-87 “Системы автоматизированного проектирования. Основные положения”
3. ГОСТ 23501.108-85 “Системы автоматизированного проектирования. Классификация и обозначение”

Источники информации в сети:

1. http://www.cad-cam-cae.ru/

2. http://old.pro-technologies.ru/product/CAD_CAM_CAE_PDM

3. http://xn----8sbyhojpig2b.xn--p1ai/sapr.html

4. http://old.ci.ru/inform01_02/p_22-23.htm

5. http://life-prog.ru/, http://life-prog.ru/1_10018_ponyatie-sapr.html

6. http://www.nslabs.ru/

7. http://bourabai.kz/cm/cad.htm

8. http://yardim21.narod.ru/his.html

9. http://www.moluch.ru/conf/tech/archive/6/1575

10. http://rucadcam.ru/index/sapr_mashinostroenie/0-4

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: