Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы САПР в машиностроении. Учебное пособие
.pdf
грированные средства их визуализации и проверки, 100%-я гарантия
от зарезаний, поддержка различных типов фрез – все это позволяет
считать эту систему одной из лучших в своем классе.
Кроме того, система содержит средства эмуляции процесса обработки на экране (ViewMILL). Функциональность системы может
быть расширена с помощью модулей PowerMILL Multi Axis (позиционная пятикоординатная обработка), SplineMILL (аппроксимация
траектории инструмента сплайнами). Существует большая библиотека готовых постпроцессоров (PM-Post) для трансляции программ в
коды популярных станков. Кроме того, фирма практикует разработку
постпроцессоров под заказ для любого уникального оборудования.
PowerSHAPE-e является гибридным геометрическим моделлером с преимущественным развитием в области поверхностного моделирования (рис. 3.10).
В PowerSHAPE используют уникальное математическое обеспечение поверхностного моделирования, разработанное в Кембридже, в
котором используются модифицированные Безье-поверхности, позволяющие при редактировании легко изменять форму поверхности и
«лепить» модели практически любой произвольной формы.
В отличие от твердотельного моделирования, которое преимущественно используется для автоматизации проектно-конструкторских
работ, во многих технологических задачах лучшие результаты дает поверхностное моделирование. Это связано не только с тем, что для создания поверхностей тратится значительно меньше ресурсов компьютера, но и с большими возможностями самого математического аппарата. Например, известно, что при твердотельном моделировании недопустимы даже незначительные щели и разрывы между геометрическими
объектами, которые неизбежно возникают в процессе моделирования.
В PowerSHAP предложен специальный механизм, который позволяет в интерактивном режиме исправлять («лечить») дефекты моделирования. Таким образом, система дает возможность пользователю выполнить операцию и, если результат неудовлетворителен, оперативно исправить либо исходную, либо конечную геометрию. Такой
111
подход значительно повышает гибкость и разнообразие средств достижения целей геометрического моделирования формообразующих
элементов изделий.
Для конструкторов оснастки в системе имеются средства постро-
ения линии разъема и поверхности разъема, автоматического разделения модели на матрицу и пуансон, выделения изменений в конструкции, создания литейных уклонов, поднутрений и т. д.
В систему интегрирован чертежный модуль PS-Draft и модуль
проектирования пресс-форм PS-Mold.
Р и с. 3.10. PowerSHAPE предназначен для моделирования изделий
с формообразующими сложной формы
PowerINSPECT – специализированный программный пакет для
работы с контрольно-измерительными машинами (КИМ). Соединив
компьютер с КИМ, можно автоматизировать процесс измерения и
контроля готового изделия, обработать результаты, визуализировать
в графической форме и подготовить исчерпывающий текстовый отчет
о его соответствии заданным условиям (рис. 3.11).
Программа позволяет проводить не только традиционные гео-
метрические измерения размеров, но и оценку пространственных отклонений и отклонений формы детали. Для этого предусмотрен набор
функций, которые по результатам измерений позволяют проводить
вычисления необходимых параметров. Система автоматически сравнивает параметры измеренной с помощью КИМ материальной модели с ее электронным аналогом, вычисляет отклонения и наглядно ви-
112
зуализирует их на экране компьютера. При этом геометрические элементы изделия, выходящие за поле допусков, отмечаются цветом, и
автоматически формируется отчет об измерениях, содержащий все
необходимые цифровые данные.
а б
Р и с. 3.11. Результаты измерения материальной модели (а)
обрабатываются компьютером (б)
Использование компьютерных моделей незаменимо при контроле
и измерении прототипов, электродов, формообразующих элементов
пресс-форм, штампов, литьевой оснастки и других изделий со сложной пространственной формой, где трудно использовать традиционные технологии измерения. Переход к цифровому контролю изделий
и оснастки позволит исключить использование громоздких и неточных шаблонов, которые традиционно используются при контроле изделий сложных форм.
Система ArtCAM Pro предназначена для пространственного моделирования и механообработки художественных изделий и объемных рельефов. Программа позволяет восстанавливать объемные модели и рельефы на основе плоских рисунков и эскизов. На рис. 3.12, а
показан рельефный портрет, полученный на основе черно-белой фотографии реального человека.
113
а б
Р и с. 3.12. а – объемный рельеф, восстановленный по фотографии;
б – разработка дизайна нового художественного изделия
Для промышленного дизайна важно не столько соблюдение точ-
ных размеров и допусков, сколько внешний вид, гладкость и плавность переходов изделий сложной формы (рис. 3.12, б).
Система отличается удобством и доступностью пользовательского ин-
терфейса, что подтверждает опыт использования этой системы совместно
с недорогим настольным вертикально-фрезерным станком даже в российских школах для уроков технологий и художественного творчества.
ArtCAM успешно применяется для разработки дизайна медалей и
денег на российском Монетном дворе.
CopyCAD – эффективная и достаточно простая в использовании
система преобразования данных, полученных с координатноизмерительной машины, в компьютерную поверхностную модель.
Это необходимо не только при контроле качества, но и при применении технологий обратного проектирования изделия, когда есть только
материальный образец, по которому необходимо получить компьютерную модель. Система состоит из трех модулей: модуль Digitise для
преобразования наборов точек или линий сканирования в фасетные
модели, модуль Surfit для построения по ним гладких поверхностных
114
моделей и модуль Verify для оперативного сравнения наборов оцифрованных данных друг с другом и/или с CAD-моделью.
На рис. 3.13 показана геометрическая модель формообразующей
поверхности, восстановленная по результатам измерения материальной
модели.
а б
в г
Р и с. 3.13. Геометрическая модель формообразующей поверхности:
а – материальная модель; б – облако точек;
в – преобразование точек в поверхности;
г – твердотельная геометрическая модель
С помощью Digitise и Surfit пользователь в интерактивном режиме может преобразовать результаты измерения материальной модели
или реального объекта, составляющие множество разрозненных точек с известными координатами X, Y и Z, в геометрическую модель
поверхности.
«Облако точек» может быть получено с помощью КИМ, а также при
использовании объемных сканеров (рентгеновских, лазерных и т.д.).
FeatureCAM – новый продукт в линейке Delcam, который до-
полняет имеющиеся решения новыми возможностями:
115
− разработка программ для токарных станков с ЧПУ и много-
шпиндельных обрабатывающих центров;
− полуавтоматическая генерация технологических процессов
металлообработки по данным анализа конструктивных особенностей деталей.
Системы Power Solution могут импортировать данные из других
автоматизированных систем либо через стандартные форматы обмена, такие как IGES, Parasolid и STEP, либо через прямые интерфейсы
к следующим системам: CADDS, SolidWorks, CATIA, Unigraphics,
ProEngineer.
Компания Delcam успешно сотрудничает со многими вузами Рос-
сии. Более 40 российских высших учебных заведений официально
используют лицензионные продукты Delcam, а в наиболее продвинутых из них организованы авторизованные учебные центры. Фирмой
даже проводится для России специальный конкурс студенческих работ на именные премии, неоднократными победителями которого в
разные годы становились студенты СамГТУ.
Как и другие специализированные промышленных системы, про-
граммно-методические комплексы серии Power Solution от Delcam
могут использоваться автономно на локальных автоматизированных
местах или интегрироваться в виде подсистем с продукцией других
производителей, в том числе и тяжелого класса. Например, иркутский
авиационный завод выбрал в качестве основных компонент корпоративной системы продукцию UGS, но для производства изделий сложной формы там используются подсистемы Delcam [13]. Причем
PowerMILL в самой полной (пятиосевой) комплектации поставляется
в Россию чаще, чем в США, что положительно характеризует потенциал отечественной промышленности в области высоких технологий.
116
3.6. ТИПОВОЙ СОСТАВ МОДУЛЕЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЙ САПР
−
−
−
За последние годы уже сложился типовой состав модулей и подсистем, которые входят в состав практически любой универсальной
системы (табл. 3.5).
Таблица 3.5
Примерный функциональный состав машиностроительной САПР
Базовая (инвариантная) часть системы, обеспечивающая
геометрическое моделирование технических объектов (CAD)
Гибридное твердотельное и поверхностное моделирование деталей.
− Моделирование и анализ больших сборок неограниченного размера и сте-
пени вложенности компонент.
− Параметризация 2D- и 3D-моделей деталей и сборок.
− Получение ассоциативных плоских проекционных видов, разрезов и
сечений.
− Анализ интерференции компонент и расчет геометрических параметров
деталей и сборок.
– Моделирование разнесения и кинематики движения частей сборок.
Модули промышленного дизайна,
компьютерной графики и виртуальной реальности
Создание и редактирование поверхности свободной формы.
− Создание фотореалистических изображения деталей и сборок.
− Управление цветом, текстурами и оптическими свойствами поверхностей
и тел.
− Рендеринг и визуализация растровых изображений геометрических моде-
лей с использованием различных технических средств.
− Анимация геометрических и графических моделей.
Подсистема компьютерного конструирования и инженерной графики,
обеспечивающая учет стандартов и регламентов машиностроения
Автоматизация моделирования конструктивных элементов машинострои-
тельных изделий (фаски, скругления, отверстия, ребра жесткости и т. п.).
− Создание и использование параметрических библиотек типовых конструк-
тивных элементов (проточки, вырезы, бобышки и пр.).
− Создание и использование библиотек общетехнических стандартных изде-
лий (крепеж, подшипники, профили) и материалов.
− Автоматизация разработки и оформления эскизов и чертежей в соответ-
ствии с определенной системой стандартов и регламентов.
− Автоматизация подготовки машиностроительных спецификаций, ведомо-
стей, табличных и текстовых конструкторских документов.
117
Прикладные модули и подсистемы проектирования изделий
−
−
−
−
−
с учетом специфики изготовления и эксплуатации
Проектирование штампованных деталей из листовых материалов.
− Трассировка трубопроводов, электропроводки и других коммуникаций.
− Автоматизация проектирования металлических сборных и сварных кон-
струкций и т. д.
Продолжение табл. 3.5
Объектно-ориентированные
проектно-конструкторские подсистемы,
обеспечивающие автоматизацию расчетно-графических работ
Автоматизация проектирования зубчатых соединений и редукторов.
− Автоматизация проектирования металлоконструкций из профилей.
− Автоматизация разработки штампов для листовой штамповки.
− Автоматизация разработки штампов для объемной штамповки.
− Автоматизация проектирования пресс-форм для деталей, изготовляемых из
пластмасс и т. д.
Подсистема инженерного анализа на базе МКЭ,
обеспечивающая моделирование физического состояния
конструкций и процессов (CAE)
Модули для инженерного анализа с использованием МКЭ, в том числе мо-
делирование и анализ силовой работы конструкций.
− Моделирование и анализ физических полей, течения жидкости и газа, тер-
модинамики и других процессов.
− Моделирование поведения машин и механизмов, в том числе кинематики и
динамики движения и т. д.
Подсистема автоматизации проектирования технологических процессов
и разработки технологической документации
(CAPP-САПР ТП)
Проектирование технологических процессов по процессам-аналогам.
− Проектирование ТП на базе конструктивно-технологических параметров
(элементов).
− Расчет режимов резания, сварки, термообработки.
− Планирование сборочных операций.
− Трудовое и материальное нормирование.
− Генерация и оформление технологических карт и т. д.
Подсистема моделирования технологических процессов
металлообработки и программирования оборудования с
ЧПУ (CAM/CNS)
Модуль разработки управляющих программ для фрезерных станков с ЧПУ.
118
−
Модуль разработки управляющих программ для токарных станков и обра-
−
−
батывающих центров.
− Модуль разработки программ для электроэрозионного и лазерного обору-
дования и т. д.
Окончание табл. 3.2
Подсистема реверсивного инжиниринга,
измерения и контроля материальных моделей
Модуль сопряжения с цифровыми контрольно-измерительными машинами
и устройствами.
− Модуль восстановления геометрической модели по облаку точек.
− Модуль автоматизации измерения деталей сложной формы, анализа и
сравнения их с геометрической мастер-моделью.
− Модуль обмена данных и сопряжения с цифровыми установками стереоли-
тографии и быстрого прототипирования (PR) и т. д.
Модули и средства системной интеграции (PDM),
обмена данными и прикладного программирования (API)
Подсистема управления инженерными данными и организации групповой
работы пользователей.
− Модули трансляции моделей в стандартные и популярные форматы хране-
ния и передачи данных.
− Модули интеграции с другими системами автоматизации и управления.
− Средства пользовательского интерфейса для прикладных систем
(API/SDK) и т. д.
4. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ
И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ
ПРОМЫШЛЕННЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ
В свое время революционные перевороты в компьютеризации
промышленности произвели интерактивная графика, доступные
САПР для ПК, затем системы объемного геометрического моделирования и, наконец, развитие концепции информационной поддержки
жизненного цикла продукции. В промежутке между качественными
скачками компьютерных технологий происходит постоянное эволю-
119
ционное развитие средств автоматизации и поиск новых направлений
для роста. С каждой новой версией растут функциональные возможности программных продуктов всех классов, увеличивается производительность, а многие ограничения снимаются.
В XXI веке продолжается начатая в 90-е годы глобализация ком-
пьютерной индустрии, в результате которой отмечается сокращение
количества малых и независимых производителей средств автоматизации, укрупнение и объединение профессиональных фирмразработчиков и интеграторов автоматизированных систем промышленного назначения.
На поле тяжелых САПР проявляются две основные тенденции –
расширение функциональности трех ведущих корпораций за счет поглощениях более мелких компаний и продолжающееся активное продвижение концепции PLM (Product Lifecycle Management), подразумевающей комплексную компьютеризацию всех этапов жизненного
цикла продукции и, прежде всего, проектирования и конструкторскотехнологической подготовки производства.
Авторитетная аналитическая организация Gartner [30], специали-
зирующаяся на изучении и прогнозировании мирового рынка информационных технологий, предложила графо-аналитическую модель
оценки достижений ведущих производителей автоматизированных
систем в виде квадрата, вписанного в декартовую систему координат,
по оси абсцисс которой отложена экспертная оценка комплексности
системы («полноты видения рынка»), а по оси ординат – функциональность («способность к реализации»).
На рис. 4.1 показан «магический квадрат Гартнера», построенный
по итогам развития промышленных автоматизированных систем на конец 2006-го и 2007-го годов [30]. В правом верхнем углу размещаются
лидеры гонки информационных технологий, в которые попали три ведущие компании (hight-end), специализирующиеся на
CAD/CAM/CAE/PDM (САПР). К сожалению, в анализе не учитывались
национальные производители и интеграторы, в том числе и все российские фирмы. Из распространенных в России базовых систем среднего
120
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]