32

Билет

Программное обеспечение конструкторской подготовки производства

К программному обеспечению конструкторской подготовки прежде всего относят CAD(ComputerAidedDesign) системы (2-мерные векторные редакторы и системы трехмерного твердотельного и оболочкового моделирования), а такжеCAE(ComputerAidedEngineering) системы.

CAD-системы предназначены для моделирования (графического или трехмерного) конструкций деталей и изделий. Дополнительно,CAD-системы могут дополняться модулями размерного и конечно-элементного анализа конструкций, а также базами данных стандартных элементов.

CAE-системы предназначены для инженерного анализа (как проектировочных, так и проверочных расчетов) конструкций деталей, узлов и механизмов с использованием стандартных вычислительных алгоритмов, в том числе и методом конечных элементов (МКЭ).

При необходимости конструктор может использовать специальные векторизаторы и гибридные редакторы чертежей, а также программы-конвертеры различных форматов чертежей.

3D-моделирование в cad-системах. Способы создания 3d-конструкций

Во многих CADсистемах создавать трехмерные модели деталей можно двумя способами:

Первый способ–От 2D к 3D– т.е. в начале создаются проекции детали (обычно три). При этом появляется возможность указать положение какой-либо точки детали на двух проекциях. В результате формируется точка в трехмерном пространстве. Построив таким образом несколько точек, наиболее наглядно характеризующих конструкцию детали, получают облако точек в пространстве. Далее создается формообразующие проекции детали (на 2D-проекции указывается контур) и из числа точек в 3Dпространстве указывается привязка этого контура. Данный контур используется для создания 3D-объемной модели путем стандартных операций (выдавливания, вращения и пр.). Аналогичным путем модель дополняется остальными элементами, при этом также можно использовать стандартные операции (сглаживание, массив, вставка унифицированных элементов и пр.).

При создании 3D моделей таким путем, все изменения 2D чертежа будут менять и 3D проекцию, но не наоборот. К примеру, все закругления, сопряжения и даже дополнение 3D модели дополнительными элементами не приводят к изменению на чертеже. Это очень серьезный недостаток.

Второй способ–непосредственное моделирование в 3D.

Создание модели начинается с выбора рабочей плоскости, в которой будет вычерчиваться формообразующий профиль детали. Рабочая плоскость является аналогом плоской проекции 2D-чертежа.

Используя стандартные средства двухмерного черчения создается формообразующий контур детали в данной проекции. Дополнительно на рабочей плоскости проставляют 3Dточки привязки для выполнения 3Dопераций (например, две точки, указывающие ось вращения). Далее, используя стандартные операции, создается объемная 3Dмодель. Модель редактируется и дополняется унифицированными элементами (отверстия, шпоночные пазы, скругления, фаски и пр.).

2D чертежи созданные по 3D моделям будут отображать все изменения сделанные на 3D модели после генерации плоских проекций. Но не наоборот. Если пользователь на 2D-проекции начертит дополнительные элементы, то это никак не отразится на 3D-модели.

Обмен информацией между CAD/CAM-системами. Стандарты файлов dwg, dxf, step, iges, stl и др.

В настоящее время существует большое количество CAD-систем, разработанных различными фирмами-разработчиками. Это привело к появлению проблемы совместимости чертежей и моделей, созданными в однойCAD-системе, с другойCADилиCAM-системой.

Для передачи графической и трехмерной конструкторской информации используют следующие форматы файлов:

• dwg(AutoCADdrawing) – по сути не является обменным форматом, т.к. является собственностью компанииAutodeskи закрыт для общего пользования. На практике многие сторонние разработчики поддерживают конвертацию чертежей через этот формат (вплоть до версии 2000). Данным форматом можно передавать только чертежи.

• dxf(drawingexchangeformat) – похож на форматdwg, только является открытым. Передавать можно как чертежи, так и трехмерные модели, однако при этом теряется часть информации (получается пластинчатая модель вместоsolid).

• IGES– Международный стандарт по обмену графической информацией. Формат графических векторных файлов. Обеспечивает возможность обмена трехмерными геометрическими данными в CAD-приложениях.

• Step– Этот стандарт – один из первых в семействе специализированныхCALSстандартов – является характерным примером информационного стандарта нового поколения, по образу и подобию которого строятся последующиеCALS-стандарты

• STL–stereolitography. Формат.stlиспользуется в автоматизированном производстве для представления трехмерных моделей объектов на стадии “быстрого прототипирования”. Является стандартным входным форматом для большинства систем быстрого прототипирования. Информация об объекте включает список треугольных граней, которые описывают поверхность его твердотельной модели с заданной точностью, и может быть представлена в видеASCIIили двоичного файла. Используется также и в некоторыхCAM-системах.