Описание работы:
Современный уровень программных и технических средств электронной вычислительной техники позволяет перейти от традиционных, ручных методов конструирования к новым информационным технологиям с использованием ЭВМ, создавать системы автоматизации разработки и выполнения конструкторской документации (АКД), удовлетворяющие стандартам ЕСКД как по качеству исполнения документов, так и по соблюдению требований стандартов. Средства для реализации таких систем предоставляет машинная графика - область информатики, предназначенная для создания, хранения и обработки моделей и их изображений с помощью ЭВМ. Задача перехода на новую технологию конструирования и разработки подобных систем требует глубокого изучения данного вопроса на примере уже разработанных и давно функционирующих систем разработки и выполнения конструкторской документации, таких как AutoCAD и SolidWorks (рис. 5 а,б).
Структура рабочего окна систем AutoCAD и SolidWorks соответствует структуре рабочего окна большинства современных САПР, работающих с двухмерной и трехмерной графикой и состоит из следующих основных разделов: Строка меню. Как и в других системах располагается в верхней части программного окна, сразу под строкой заголовка.
а) Интерфейс AutoCAD
б) интерфейс SolidWorks
Рис..5. Окно создания документа «Деталь»
Содержит все основные меню системы, в каждом из которых хранятся связанные с ним команды; Панель управления расположена в верхней части окна системы сразу под Строкой меню. В ней собраны команды, которые наиболее часто употребляются при работе для управления документами; Инструментальная панель находится в левой части окна системы и состоит из нескольких отдельных страниц.
Первые три из них - системные, и состав кнопок на них изменить нельзя. Три другие панели формируются пользователем из доступных команд системы; Панель расширенных команд предоставляет несколько возможных способов создания того или иного примитива; Панель специального управления автоматически появляется на экране только после вызова какой-либо команды из Панели инструментов или в режиме редактирования объектов. На ней находятся кнопки, позволяющие управлять процессом выполнения выбранной команды; Строка сообщений и строка параметров.
Строка сообщений располагается в самом низу рабочего окна. В ней отображаются различные сообщения и запросы системы. Строка параметров объектов является основным элементом рабочего стола системы. Каждый чертежный объект, который создается в рассматриваемых системах, обладает некоторым набором характеристик, или параметров.
Каждый графический примитив системы имеет свой набор параметров. Текущий вид Строки параметров отличается большим разнообразием и полностью зависит от того, какая основная команда активна в настоящее время; Строка текущего состояния. Располагается на рабочем столе сразу под строкой параметров. Состояние системы и текущего документа представлено стандартными элементами управления: кнопками и списками. Рисунки, эскизы и чертежи в системах автоматизированного проектирования строятся из набора графических примитивов, под которым понимается элемент чертежа, обрабатываемый системой как целое, а не как совокупность точек или объектов. Команды вычерчивания или рисования создают графические примитивы. Здесь необходимо отметить, что одни и те же элементы чертежа могут быть получены по-разному с помощью различных команд вычерчивания. В таблице 3 приведем команды вычерчивания основных графических примитивов в системах AutoCAD и SolidWorks.
Проектирование и производство неразрывно связаны между собой. Конструктор разрабатывает геометрию изделия, устанавливает технические требования и оформляет конструкторскую документацию. Технолог обеспечивает изготовление изделия с учетом специфики производства, техпроцессов, оборудования. Ошибки или незапланированные изменения в конструкции приводят к удорожанию производимой продукции и таким образом снижают ее конкурентоспособность.
Отсюда следует, что сократить затраты на производство, лишь применяя современные средства информационной поддержки жизненного цикла изделия на всех этапах проектирования и технологической подготовки производства. Одним из решений этой проблемы является использование решений, реализованных в пакете SolidWorks. SolidWorks является конструкторской системой твердотельного параметрического моделирования машиностроительных конструкций специально разработанной для использования на персональных компьютерах под управлением операционной системы Windows.
Табл.3
Ключи наиболее часто используемых команд
№ |
Имя примитива |
Команда в AutoCAD |
1 |
Точка (Point) |
определяется указанием ее координат |
2 |
Отрезок (Line) |
Запросы: From point - начало; To point - конец |
3 |
Круг (Circle) |
Ключи: 2P (2T) - по 2-м точкам; 3P (3T) - по 3-м точкам; |
4 |
Дуга (Arc) |
Ключи: C (Ц) - Center (Центр); S (H) - Start point (Начальная точка); E(K) - End point (Конечная точка); A (У) – Angle (центральный угол) L (X) - Length of chord (длина хорды) R (P) - Radius (Радиус) D (Ha) – Direction (начальное направление) |
5 |
Полилиния (Polyline) |
Запрос: From point - начало; Выход - нажатие <ESC> |
6 |
Фигура (Solid) |
Запросы: First point - Начало; Second point - Вторая точка; Далее в бесконечном цикле: Third point - Третья точка |
Базовой структурой всего проекта SolidWorks является эскиз. Эскиз – структура, состоящая из отдельных элементов. Элементы – это отдельные геометрические формы, в сочетании образующие деталь. Одни элементы появляются в процессе рисования эскиза, другие элементы, такие как оболочки или скругления, создаются при выборе соответствующей команды меню и определении необходимых характеристик. Построение геометрии детали ведется с помощью набора базовых графических примитивов, исходя из того соображения, что геометрию будущей детали будет параметризованной и определяться значениями соответствующих размеров. Так же необходимо учитывать два имеющихся способа построения модели – вращением и выдавливанием основания, что выполняется после построения эскиза при помощи инструментов панели Элементы.
Любая задача машинной графики, будь то двухмерная или трехмерная сводится к определению точек в двухмерном пространстве, с последующем выделением некоторым способом отдельных точек, попарным соединением их прямыми линиями или заполнением областей, выделенных такими линиями. Задача фактически сводится к тому, как определить эти точки.
Обычно мы используем прямоугольную (x, y) систему координат; положительная полуось x горизонтальна и направлена вправо от начала координат; положительная полуось y вертикальна и направлена вверх от начала координат. Следовательно, точка в такой системе координат представляется парой координат (x, y); эти два значения являются взаимно перпендикулярными проекциями соответствующей точки на оси x и y. При выполнении задания используем систему автоматизированного проектирования AutoCAD версии 2002 пользующей для проектирования прямоугольную систему координат. Ниже в таблице 4 перечислены основные команды AutoCAD, необходимые для выполнения работы:
SolidWorks,
при построении эскизов использует
аналогичные инструменты построения
геометрических примитивов. Отличительными
особенностями здесь является унификация
команд, так, например, нанесение размеров
выполняется при помощи одной команды
,
которая автоматически определяет тип
примитива и ставит соответствующее
значение.
Таблица 4
Команда |
Выполняемое действие |
-> ТМП -> Формат |
Устанавливает формат чертежа, заполняет основную надпись |
|
Рисует отрезок прямой линии по координатам конечных точек |
|
Изображает окружность по точке и диаметру |
|
Размножает выделенные объекты относительно точки |
|
Снимает фаску |
|
Устанавливает величину линейного размера (по вертикали или горизонтали) |
|
Устанавливает величину диаметра окружности |
Порядок проведения лабораторной работы.
Подготовьте файл чертежа детали (см. рис. 6), исходные данные выбрать из таблицы 5, по варианту задания, выданного преподавателем в САПР AutoCAD и SolidWorks.
Таблица 5
Исходные данные
Номер варианта |
Размеры детали, мм |
|||||
A |
B |
H |
D |
N |
F |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
1 |
95 |
85 |
15 |
8 |
4 |
12 |
2 |
100 |
100 |
20 |
10 |
4 |
10 |
3 |
97 |
95 |
15 |
9 |
6 |
8 |
4 |
95 |
85 |
25 |
8 |
5 |
5 |
5 |
90 |
85 |
20 |
6 |
7 |
9 |
6 |
85 |
70 |
15 |
5 |
6 |
8 |
7 |
80 |
75 |
25 |
7 |
3 |
10 |
Продолжение таблицы 5
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
75 |
65 |
20 |
6 |
3 |
7 |
9 |
65 |
50 |
12 |
8 |
4 |
15 |
10 |
60 |
55 |
17 |
7 |
8 |
6 |
11 |
75 |
60 |
20 |
9 |
5 |
12 |
12 |
80 |
70 |
15 |
4 |
7 |
5 |
13 |
110 |
95 |
25 |
10 |
2 |
4 |
14 |
100 |
85 |
20 |
12 |
7 |
14 |
15 |
95 |
60 |
10 |
15 |
8 |
8 |
16 |
93 |
70 |
5 |
13 |
9 |
9 |
17 |
90 |
100 |
15 |
12 |
6 |
15 |
18 |
75 |
85 |
10 |
9 |
10 |
8 |
19 |
65 |
75 |
18 |
8 |
4 |
10 |
20 |
63 |
90 |
15 |
10 |
6 |
15 |
21 |
57 |
100 |
12 |
7 |
5 |
5 |
22 |
75 |
83 |
20 |
8 |
7 |
13 |
23 |
80 |
65 |
15 |
6 |
3 |
8 |
24 |
78 |
80 |
25 |
11 |
5 |
5 |
25 |
75 |
100 |
19 |
5 |
8 |
7 |
26 |
73 |
95 |
15 |
15 |
9 |
6 |
27 |
70 |
90 |
17 |
4 |
7 |
5 |
28 |
68 |
95 |
15 |
16 |
8 |
15 |
29 |
65 |
100 |
20 |
10 |
5 |
6 |
30 |
63 |
120 |
25 |
11 |
3 |
12 |
Рис. 6. Пример оформления задания
Лабораторная работа №4
АВТОМАТИЗАЦИЯ РАЗРАБОТКИ РАБОЧЕЙ
КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ.
ЛИНГВИСТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САПР.
(4 часа)
Цель работы: изучить состав прикладного программного обеспечения, получить практические навыки по оформлению текстовой и графической конструкторской документации
Техническое и программное обеспечение:
1) персональный IBM-PC или совместимый компьютер на базе процессора Intel Pentium IV или выше;
2) операционная система Microsoft Windows 2000 или выше;
3) система автоматизированного проектирования AutoCAD 2002 или выше;
4) язык проектирования AutoLISP;
5) текстовый редактор Microsoft Word 2000 или выше;
6) лазерный принтер.
Описание работы:
В основу многих современных САПР положен принцип открытой архитектуры, позволяющий адаптировать и развивать многие функции САПР применительно к конкретным задачам и требованиям, что обеспечивается использованием встроенных языковых средств. В соответствии с существующей классификацией языковых средств САПР различают языки программирования и проектирования. Языки программирования - языки, предназначенные для написания программного обеспечения. Эти языки - средство разработчика САПР. Для автоматизации вычислений в инженерной практике используются языки программирования высокого уровня, такие, как Basic, Fortran, Turbo Pascal, C++, Visual Basic, Borland Pascal, Visual C++ и табличные процессоры, среди которых наиболее часто используется Microsoft Excel. К языкам программирования предъявляют требования удобства использования, универсальности и эффективности объектных программ. Удобство использования выражается в затратах времени на написание программ на этом языке. Универсальность определяется возможностями языка для описания разнообразных алгоритмов, характерных для программного обеспечения САПР, а эффективность объектных программ - свойствами транслятора, которые, в свою очередь, зависят от свойств языка.
Языки проектирования - языки, предназначенные для описания информации об объектах и задачах проектирования. Среди языков проектирования выделяют:
входные языки служат для задания исходной информации об объектах и задачах проектирования и включают в себя языки описания объектов и языки описания заданий;
выходные языки используются для выражения результатов выполнения проектных процедур ЭВМ;
языки сопровождения применяются для корректировки и редактирования данных при выполнении проектных процедур;
языки управления служат для представления управляющей информации для программно-управляемого исполнительного оборудования, например устройств документирования и технологических автоматов;
промежуточные и внутренние языки предназначены для представления информации на определенных стадиях ее переработки в ЭВМ.
Языки проектирования, предназначенные для описания развивающихся во времени процессов, обычно оказываются близкими к языкам описания алгоритмов и называются процедурными языками. Языки проектирования, предназначенные для описания структур проектируемых объектов, называются непроцедурными языками. Одним из примеров универсальной среды проектирования для реализации графических возможностей САПР является AutoCAD, в основу структуры которой положен принцип открытой архитектуры, позволяющий адаптировать и развивать многие функции AutoCAD применительно к конкретным задачам и требованиям. Математическое обеспечение системы AutoCAD написано на языке программирования LISP, который используется и при написании пользовательских программ. LISP - важнейший язык, используемый в символьной обработке и исследованиях по искусственному интеллекту. Название LISP является сокращением от Lisp processing - обработка списков. Символьная обработка и методы объектно-ориентированного программирования хорошо подходят для обработки рисунков, чертежей, применяемой в машинном проектировании. Чертеж представляет собой сложную структуру данных. LISP обеспечивает один из возможных путей решения задачи автоматической параметризации, которая возникает при разработке сложных параметрически заданных чертежей.
С этой целью в настоящей работе будет рассмотрен язык проектирования AutoLISP, который является одним из диалектов LISP, являющийся небольшой частью версии COMMON LISP, но имеющий много дополнительных функций, отражающих специфику AutoCAD.