МУ по выполнению ПЗ № 4 ОП

называются системами автоматизированного проектирования

— САПР [39].

Чтобы понять значение систем САD/САМ/САЕ, необходимо рассмотреть различные задачи и операции, которые приходится решать и выполнять в процессе разработки и производства продукта. Все эти задачи, взятые вместе, называются жизненным циклом продукта. Пример жизненного цикла продукта приведен на рисунке 1 [39].

Рисунок 1 – Жизненный цикл продукта и роль автоматизированных систем САD/САМ/САЕ на различных этапах цикла

Прямоугольники, нарисованные сплошными линиями, представляют два главных процесса, составляющих жизненный цикл продукта: процесс разработки и процесс производства.

Процесс разработки начинается с запросов потребителей и заканчивается разработкой рабочей конструкторской документации продукта.

42

Процесс производства начинается с технических условий на изделие и заканчивается поставкой готовых изделий.

Операции, относящиеся к процессу разработки и постановки изделия на производство, устанавливаются стандартами систем СРПП и ЕСКД и были рассмотрены на практическом занятии № 1.

Процесс производства начинается с планирования, которое выполняется на основании чертежей, полученных на этапе проектирования, а заканчивается готовым продуктом (рисунок 1).

Технологическая подготовка производства — это операция, устанавливающая список технологических процессов по изготовления изделий и задающая их параметры. Одновременно выбирается оборудование, на котором будут производиться технологические операции, такие как получение детали нужной формы из заготовки.

В результате подготовки производства составляются план выпуска, списки материалов и программы для оборудования. Подготовка занимает в процессе производства важное место, требуя значительного человеческого опыта и принятия качественных решений. Такая характеристика подразумевает сложности компьютеризации данного этапа.

После завершения технологической подготовки начинается выпуск готового продукта и его проверка на соответствие требованиям. Детали, успешно проходящие контроль качества, собираются вместе, проходят тестирование функциональности, упаковываются, маркируются и отгружаются заказчикам.

4.1.6.2 Определения систем CAD, CAM и CAE

Автоматизированное проектирование (computer-aided design

— CAD) представляет собой технологию, состоящую в использовании компьютерных систем для облегчения создания, изменения, анализа и оптимизации проектов [39]. Самая основная функция CAD — определение геометрии конструкции (детали механизма, архитектурные элементы, электронные схемы, планы зданий и т.п.), поскольку геометрия определяет все последующие этапы жизненного цикла продукта. Системы автоматизированной

43

разработки рабочих чертежей и системы геометрического моделирования являются наиболее важными компонентами автоматизированного проектирования.

Автоматизированное производство (computer-aided manufacturing — САМ) — это технология, состоящая в использовании компьютерных систем для планирования, управления и контроля операций производства через прямой или косвенный интерфейс с производственными ресурсами предприятия [39]. Одним из наиболее зрелых подходов к автоматизации производства является числовое программное управление (ЧПУ), которое заключается в использовании запрограммированных команд для управления станком, который может резать, фрезеровать, штамповать, шлифовать, изгибать и иными способами превращать заготовки в готовые детали. В наше время компьютеры способны генерировать большие программы для станков с ЧПУ на основании геометрических параметров изделий из базы данных CAD и дополнительных сведений, предоставляемых оператором.

Еще одна важная функция систем автоматизированного производства — программирование роботов, которые могут работать на гибких автоматизированных участках, выбирая и устанавливая инструменты и обрабатываемые детали на станках с ЧПУ. Роботы могут также выполнять свои собственные задачи, например, заниматься сваркой, сборкой и переносом оборудования и деталей по цеху.

Автоматизированное конструирование (computer-aided engineering — САЕ) — это технология, состоящая в использовании компьютерных систем для анализа геометрии CAD, моделирования и изучения поведения продукта для усовершенствования и оптимизации его конструкции [39]. Средства САЕ могут осуществлять множество различных вариантов анализа. Программы для кинематических расчетов, например, способны определять траектории движения и скорости звеньев в механизмах.

Таким образом, технологии САD, САМ и САЕ заключаются в автоматизации и повышении эффективности конкретных стадий жизненного

44

цикла продукта. Развиваясь независимо, эти системы еще не до конца реализовали потенциал интеграции проектирования и производства.

4.1.6.3 Компоненты САПР

Для реализации компьютерно-ориентированного подхода к проектированию и производству нужно специальное аппаратное и программное обеспечение, которые относятся к числу основных компонентов, составляющих системы САD/САМ/САЕ [39].

Графические устройства и периферийные устройства ввода-вывода вместе с обычным вычислительным модулем составляют аппаратное обеспечение систем САD/САМ/САЕ (рисунок 2) [39].

Рисунок 2 – Компоненты системы САD/САМ/САЕ

Графическое устройство состоит из дисплейного процессора, устройства отображения, или дисплейного устройства (называемого монитором), и одного или нескольких устройств ввода. Дисплей (монитор) представляет собой экран, на который выводится графическое изображение.

В состав графического устройства обычно входит одно или несколько устройств ввода. Помимо клавиатуры к ним относятся мышь, спейсбол и цифровой планшет с пером и роликом (рисунок 3) [39].

45

Составными частями технического обеспечения любой САПР являются сервер, несколько персональных компьютеров (ПК) и периферийные устройства.

4.1.6.4 Общие положения проектирования в системе КОМПАС

КОМПАС (КОМПлекс Автоматизированных Систем) — современная САD/САМ система, в которую входят более 30 программных продуктов, функционирует под управлением операционной системы Windows 95/98/2000/XP.

Основа комплекса — графическая система КОМПАС-3D предназначена для разработки и оформления конструкторской документации. Система позволяет создавать трехмерные параметрические модели отдельных деталей и сборочные единицы. Параметризация позволяет быстро получить модель типовых моделей однажды спроектированного прототипа.

По созданным моделям разрабатывается конструкторская и технологическая документация, ведется расчет геометрических и массоцентровочных характеристик, появляется возможность передачи геометрии изделия в расчетные пакеты, в пакеты разработки управляющих программ для обрабатывающего оборудования с ЧПУ.

Система КОМПАС-3D включает в себя четыре основных компонентов:

-чертежно-графический редактор КОМПС-ГРАФИК для автоматизации проектно-конструкторских работ в машиностроении, приборостроении, строительстве и архитектуре, то есть там, где необходимо быстро разработать и выпустить графические и текстовые документы: эскизные чертежи проработок, сборочные чертежи и чертежи деталей, планы и схемы и т.д.;

-систему создания спецификаций для сборочных чертежей;

-систему твердотельного моделирования КОМПАС-3D для создания трехмерных моделей деталей;

-систему твердотельного моделирования для создания трехмерных сборочных единиц [40].

48

Встроенный в систему чертежно-графический редактор КОМПАС-ГРАФИК ориентирован на быстрое и удобное выполнение чертежей любой сложности в полном соответствии со стандартами ЕСКД.

ВКОМПАС-3D модели твердых тел создаются общепринятыми последовательными булевыми операциями (сложения и вычитания) над объемными примитивами (сферами, призмами, цилиндрами, конусами и т.д.). Объемные примитивы образуются путем перемещения плоской фигуры (эскиза) в пространстве по определенной траектории. Эскиз изображается средствами чертежно-графического редактора КОМПАС-ГРАФИК. После создания полной трехмерной модели можно выполнить чертеж данного изделия в ортогональных проекциях с полуавтоматическим нанесением размеров.

Система КОМПАС включает следующие системы-приложения:

- проектирование тел вращения (валов и осей) — КОМПАС SHAFT Рlus; - проектирование пружин различных видов — КОМПАС SPRING;

- проектирование штамповой оснастки;

- систему объемной обработки на станках с ЧПУ — КОМПАС-3D; - САПР ФРЕЗ; - ведение типовых проектов и проектирование металлоконструкций.

На рисунке 7 изображен рабочий чертеж вала, на рисунке 8 — сборочный чертеж червячного редуктора в КОМПАС-ГРАФИК [37].

Всреде КОМПАС используются специализированные библиотеки по общему машиностроению (крепеж, подшипники, пружины, тела вращения, материалы, электродвигатели и т.д.), для создания собственных библиотек пользователя имеются средства разработки приложений КОМПАС-МАСТЕР. Также имеются библиотеки архитектурных элементов, планов зданий сооружений

идр., в зависимости от специфики проектных разработок [40].

49