С.Л. Новокщенов А.Ю. Бойко Г. Л. Дегтярёв

ОСНОВЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ: КУРС ЛЕКЦИЙ

Учебное пособие

Воронеж 2006

ГОУВПО «Воронежский государственный

технический университет»

С.Л. Новокщенов А.Ю. Бойко Г. Л. Дегтярёв

ОСНОВЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ: КУРС ЛЕКЦИЙ

Утверждено редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2006

УДК 621.77.06

Новокщенов С.Л. Основы автоматизированного проектирования: курс лекций: учеб. пособие / С.Л. Новокщенов, А.Ю. Бойко, Г.Л. Дегтярёв. Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2006. 124 с.

В курсе лекций «Основы автоматизированного проектирования» изложены основы современных систем автоматизированного проектирования (САПР), описаны базовые компоненты этих систем, рассмотрены модели проектирования технологических процессов и кузнечного оборудования.

Издание соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 150200 “Машиностроительные технологии и оборудование”, специальности 150201 “Машины и технология обработки металлов давлением”, дисциплине «Основы автоматизированного проектирования».

Курс лекций подготовлен в электронном виде в текстовом редакторе Ms Word 2003 и содержится в файле «ОСНОВЫ АП 2006».

Табл. 4. Ил 30. Библиогр.: 6 назв.

Научный редактор профессор В.М. Пачевский

Рецензенты: кафедра начертательной геометрии и графики

Воронежского государственного архитектурно-строительного университета (зав. кафедрой д-р техн. наук проф. Ю.А. Цеханов);

д-р техн. наук, проф. А.Н. Осинцев.

© Новокщенов С.Л., Бойко А.Ю.,

Дегтярёв Г. Л, 2006

© Оформление. ГОУВПО

«Воронежский государственный

технический университет», 2006

Введение

В данном конспекте лекций изложены основные этапы развития и роль в производственном процессе современных систем автоматизированного проектирования (САПР), базовые компоненты этих систем, рассмотрены модели проектирования технологических процессов, штампов и кузнечно-штамповочного оборудования. Одними из основных задач инженерной деятельности является решение задач анализа и синтеза конструкций, в связи с чем, в данном конспекте рассматриваются следующие вопросы: виды анализа, подготовка расчетной схем и математических моделей, представление результатов, специализированные интегрированные системы анализа, многовариантный анализ и оптимизация. Рассмотрены интегрированные комплексы САПР. Приведена характеристика специализированных систем инженерного анализа.

Знаний, полученных студентами специальности 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением» при изучении данного курса лекций помогут в освоении дисциплин САПР ТО, САПР ТП, а также при выполнении курсовых и дипломных проектов.

ЧАСТЬ 1. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА

Лекция №1

Автоматизация разработки и выполнения конструкторской документации при помощи САПР

Теоретические вопросы:

1.1 Предмет, цель и задачи дисциплины

1.2 Структура и основные принципы построения САПР

1.3 Построение систем автоматизированного проектирования

1.1 Предмет, цель и задачи дисциплины

Рост доли автоматизированных производств в мировой промышлен­ности, поставил также проблему централизованного автоматизированного управ­ления этими производствами. Сложность реализации такой системы управления привела к тому, что специалисты в области АСУ занялись в первую очередь автоматизацией собственного рабочего места, а не автоматизацией производства в целом. Поэтому целью изучения дисциплины “Основы автоматизированного проектирования” является изучение основных принципов автоматизации проектирования технологии и оборудования кузнечно-штамповочного производства (КШП), а также методов создания моделей и оптимизации конструкций применительно к принятию решений в системах автоматизированной разработки и проектирования (САПР).

Сам же термин САПР является смысловым эквивалентом английского CAD (Computer Aided Design) и означает проектирование с помощью ЭВМ. Этап появления вычислительных машин и массовое их внедрение в человеческую деятельность принято считать началом второй промышленной революции. Результатом этого стало повсеместное применение ЭВМ, как в инженерной деятельности, так и в повседневной жизни, что объясняется теми огромными возможностями, которые заложили создатели ЭВМ первого поколения. С самого начала развития вычислительной техники образовались два основных направления ее использования. Первое направление - применение вычислительной техники для выполнения численных расчетов, которые слишком долго или вообще невозможно производить вручную и автоматизации чертежно-графических работ. Становление этого направления способствовало интенсификации методов численного решения сложных математических задач, развитию класса языков программирования, ориентированных на удобную запись численных алгоритмов, становлению обратной связи с разработчиками новых архитектур ЭВМ.

Второе направление - это использование средств вычислительной техники в автоматических или автоматизированных информационных системах. В самом широком смысле информационная система представляет собой программный комплекс, функции которого состоят в поддержке надежного хранения информации в памяти компьютера, выполнении специфических для данного приложения преобразований информации и/или вычислений, предоставлении пользователям удобного и легко осваиваемого интерфейса. Обычно объемы информации, с которыми приходится иметь дело таким системам, достаточно велики, а сама информация имеет достаточно сложную структуру. Современные системы автоматизированного проектирования, в силу сложности решаемых задач, объединили в себе оба эти направления и стали основным инструментом современного конструктора, и представляют собой организационно-техническую систему, состоящую из комплекса средств автоматизации проектирования, взаимодействующего с подразделениями проектной организации, и выполняющее автоматизированное проектирование.

Ускорение выпуска изделий, необходимость сокращения материальных затрат на их изготовление обуславливают жесткие требования к качеству и гибкости производства. Осуществление этих требований стало возможным благодаря широкому применению вычислительной техники на всех этапах производства: конструкторского проектирования, изготовления изделия, оценки качества производства на основе требуемых и реальных характеристик. Одними из основных компонентов автоматизированного производства являются системы автоматизированного проектирования (САПР) - структуры, наиболее организованные методически и информационно. Средства реализации систем САПР предоставляет машинная графика, обеспечивающая создание, хранение и обработку моделей геометрических объектов (ГО) и их графических изображений (ГИ) с помощью ЭВМ, в частности персонального компьютера (ПК). Использование ПК в конструкторской деятельности как электронного кульмана значительно облегчает подготовку конструкторской документации и других графических документов, связанных с изготовлением изделий(например спецификация узлов машины), сокращает сроки их разработки с улучшением качества. Необходимым условием реализации алгоритмизированных проектных процедур является наличие соответствующих средств вычислительной техники. В результате процесс автоматизированного проектирования сводится к необходимости решения конечной последовательности задач приемлемой сложности в режиме взаимодействия человека и ЭВМ. Таким образом, автоматизация проектирования (АП) как научно-техническая дисциплина включает в себя:

1. методологию АП;

2. математическое обеспечение, объединяющее математические модели, методы и алгоритмы для выполнения различных проектных процедур;

3. вопросы комплексирования технических средств;

4. вопросы разработки, внедрения и использования программно-информационного обеспечения банков данных, пакетов прикладных программ, операционных систем ЭВМ.