2. Определение cad, cam и cae

Содержание


1. Обзор САПР

2. Определение CAD, CAM и CAE

2.1 Автоматическое проектирование (CAD)

2.2 Автоматическое создание (CAM)

2.3 Автоматическое конструирование (CAE)

Перечень применяемой литературы


1. Обзор САПР


Современные предприятия не сумеют выжить во глобальной конкуренции, если не будут выпускать новые продукты наилучшего свойства (quality, Q 2. Определение cad, cam и cae), более низкой цены (cost, С) и за наименьшее время (delivery, D). Потому они стремятся использовать oгpoмные способности памяти компов, их высочайшее быстродействие и способности комфортного графического интерфейса для того 2. Определение cad, cam и cae, чтоб заавтоматизировать и связать вместе задачки проектирования и производства, которые ранее были очень мучительными и совсем не связанными вместе. Таким макаром сокращается время и цена разработки и выпуска продукта. Для этой цели употребляются технологии 2. Определение cad, cam и cae автоматического проектирования (computer – aided design – CAD), автоматического производства (computer – aided mаnufасturing – САМ) и автоматической разработки либо конструирования (соmрutеr аidеd engineering – СAЕ). Чтоб осознать значение систем САD/СAМ/СAЕ, мы должны изучить разные 2. Определение cad, cam и cae задачки и операции, которые приходится решать и делать в процесс е разработки и производства продукта. Все эти задачки, взятые совместно, именуются актуальным циклом продукта (product cycle). Пример актуального цикла продукта, описанного 2. Определение cad, cam и cae Зейдом, с малозначительными усовершенствованиями приведен на рис. 1.

Прямоугольники, нарисованные сплошными линиями, представляют два основных процесса, составляющих актуальный цикл продукта: процесс разработки и процесс производства. Процесс разработки начинается с запросов потребителей, которые обслуживаются отделом маркетинга 2. Определение cad, cam и cae, и завершается полным описанием продукта, обычно выполняемым в форме рисунка. Процесс производства начинается с технических требований и завершается поставкой готовых изделий.

Операции, относящиеся к процессу разработки, можно поделить на аналитические и синтетические 2. Определение cad, cam и cae. Как надо из рис. 1, первичные операции разработки, такие как определение необходимости разработки, формулирование технических требований, анализ осуществимости и сбор принципиальной инфы, также концептуализация разработки, относятся к подпроцессу синтеза. Результатом 2. Определение cad, cam и cae подпроцесса синтеза является концептуальный проект предполагаемого продукта в форме наброска либо топологического чертежа, отражающего связи разных компонент продукта. В этой части цикла делаются главные денежные вложения, нужные для реализации идеи продукта, также определяется eгo 2. Определение cad, cam и cae функциональность. Большая часть инфы, порождаемой и обрабатываемой в рамках подпроцесса синтеза, является высококачественной, а как следует, Heудобной для компьютерной обработки.




Рис. 1. Актуальный цикл продукта


Готовый концептуальный проект анализируется и оптимизируется это уже под 2. Определение cad, cam и cae процесс анализа. Сначала, вырабатывается аналитическая модель, так как анализируется конкретно модель, а не сам проект. Невзирая на резвый рост количества и свойства компов, применяемых в конструировании, в обозримом будущем отрешиться от 2. Определение cad, cam и cae использования абстракции аналитической модели мы не сможем. Аналитическая модель выходит, если из проекта yдaлить маловажные детали, редуцировать размерности и учитывать имеющуюся симметрию. Редукция размерностей, к примеру, предполагает подмену узкого листа из 2. Определение cad, cam и cae какого-нибудь материала на эквивалентную плоскость с атрибутом толщины либо длинноватого и узкого участка на линию с определенными параметрами, xapaктеризующими поперечное сечение. Симметричность геометрии тела и нагрузки, приложенной к нему, позволяет рассматривать в модели 2. Определение cad, cam и cae только часть этого тела.

Обычные примеры анализа: анализ напряжений, позволяющий проверить крепкость конструкции, контроль столкновений, позволяющий найти возможность столкновений передвигающихся частей, составляющих механизм, также кинематический анализ, показывающий, что проектируемое устройство будет совершать 2. Определение cad, cam и cae ожидаемые движения. Качество результатов, которые могут быть получены в итоге анализа, конкретно связано с качеством избранной аналитической модели, которым оно ограничивается.

После окончания проектирования и выбора хороших характеристик начинается шаг оценки проекта. Для 2. Определение cad, cam и cae этой цели могут изготавливаться макеты.

В конструировании прототипов все огромную популярность приобретает новенькая разработка, нареченная резвым прототипированием (rapid prototyping). Эта тexнология позволяет конструировать макет снизу ввысь, другими словами конкретно из проекта, так 2. Определение cad, cam и cae как практически просит только только данных о поперечном сечении конструкции. Если оценка проекта на основании макета указывает, что проект не удовлетворяет требованиям, описанный чуть повыше процесс разработки повторяется опять 2. Определение cad, cam и cae. Если же итог оценки проекта оказывается удовлетворительным, начинается подготовка проектной документации. К ней относятся чертежи, отчеты и списки материалов. Чертежи обычно копируются, а копии передаются на создание.

Как видно по рис. 1, процесс 2. Определение cad, cam и cae производства начинается с планирования, которое производится на основании приобретенных на шаге проектирования чертежей, а завершается готовым продуктом. технологическая подготовка производства – это операция, устанавливающая перечень технологических процессов по изготовлению продукта и задающая их Характеристики 2. Определение cad, cam и cae. Сразу выбирается оборудование, на котором будут выполняться технологические операции, такие как получение детали подходящей формы из заготовки. В итоге подготовки производства составляются план выпуска. Списки материалов и программки для оборудования. На этом же шаге 2. Определение cad, cam и cae обрабатываются остальные специальные требования, а именно рассматриваются конструкции зажимов и креплений. Подготовка занимает в процессе производства приблизительно такое же место, как подпроцесс синтеза в процессе проектирования, требуя значимого людского опыта 2. Определение cad, cam и cae и принятия высококачественных решений. Такая черта предполагает сложность компьютеризации данного шага. После окончания технологической подготовки начинается выпуск готового продукта и его проверка на соответствие требованиям. Детали, удачно проходящие контроль свойства, собираются совместно, проходят тестирование 2. Определение cad, cam и cae функциональности, упаковываются, маркируются и отгружаются заказчикам.

Выше мы обрисовали обычный актуальный цикл продукта. Поглядим сейчас, каким образом на шагах этого цикла могут быть использованы технологии CAD, САМ и САЕ 2. Определение cad, cam и cae. Как уже говорилось, компы не могут обширно употребляться в подпроцессе синтеза, так как они не владеют способностью отлично обрабатывать доброкачественную информацию. Но даже на этом шаге разработчик может, к примеру, с помощью 2. Определение cad, cam и cae коммерческих баз данных удачно собирать важную для анализа осуществимости информацию, также воспользоваться данными из каталогов.

Тяжело представить для себя внедрение компьютера и в процессе концептуализации проекта, так как компьютер еще пока не стал массивным 2. Определение cad, cam и cae средством для умственного творчества. На этом шаге компьютер в состоянии сделать собственный вклад, обеспечивая эффективность сотворения разных концептуальных проектов. Полезными возможно окажутся средства параметрического и геометрического моделирования, также макропрограммы в системах автоматической 2. Определение cad, cam и cae разработки чертежей (computer – аidеd drafting). Все это обычные примеры систем САО. Система геометрического моделирования (geometric modeling system) это трёхмерный эквивалент системы автоматической разработки чертежей, другими словами программный пакет, работающий с трехмерными, а не 2. Определение cad, cam и cae с плоскими объектами.

В аналитической фазе проектирования ценность компов проявляется по-настоящему. Программных пакетов для анализа напряжений, контроля столкновений и кинематического анализа существует столько, что приводить какие-либо наименования смысла не 2. Определение cad, cam и cae имеет. Эти программные пакеты относятся к средствам автоматического конструирования (САЕ). Основная неувязка, связанная с их внедрением, заключается в необходимости формирования аналитической модели. Задачи не было бы совсем, если б аналитическая 2. Определение cad, cam и cae модель автоматом выводилась из концептуального проекта. Но, как ранее говорилось, аналитическая модель не схожа концептуальному проекту она выводится из него методом исключения несущественных деталей и редукции размерностей. Нужный уровень абстракции находится в зависимости от типа 2. Определение cad, cam и cae анализа и хотимой точности решения. Как следует, заавтоматизировать процесс абстрагирования довольно трудно, потому аналитическую модель нередко делают раздельно.

Обычно абстрактная модель проекта создается в системе разработки рабочих

чертежей либо в системе 2. Определение cad, cam и cae геометрического моделирования, а время от времени при помощи интегрированных средств аналитического пакета. Аналитические пакеты обычно тpeбуют, чтоб исследуемая структура была представлена в виде объединения связанных сеток, разделяющих объект на отдельные участки, комфортные для компьютерной 2. Определение cad, cam и cae обработки. Если аналитический пакет может генерировать сетку автоматом, человеку остается задать только границы абстрактного объекта. В неприятном случае сетка также создается юзером или в интерактивном режиме, или автоматом, но 2. Определение cad, cam и cae в другой программке. Процесс сотворения сетки именуется моделированием способом конечных частей (finite element modeling). Моделирование этим способом содержит в себе также задание граничных критерий и наружных нагрузок.

Подпроцесс анализа может производиться в цикле оптимизации 2. Определение cad, cam и cae проекта по любым характеристикам. Создано огромное количество алгоритмов поиска хороших решений, а на их базе построены коммерчески доступные программки. Процедура оптимизации может считаться компонентом системы автоматического проектирования, но более естественно рассматривать эту функцию 2. Определение cad, cam и cae раздельно.

Фаза оценки проекта также выигрывает от использования компьютера. Если для оценки проекта нужен макет, мы можем стремительно сконструировать eгo по данному проекту с помощью программных пакетов, генерирующих код для машины резвого 2. Определение cad, cam и cae прототипирования. Такие пакеты числятся программками для автоматической подготовки производства (САМ). Очевидно, форма макета должна быть определена заблаговременно в наборе входных данных. Данные, определяющие форму, получаются в итоге геометрического моделирования.

Резвое 2. Определение cad, cam и cae прототипирование – удачный метод конструирования макета, но еще удобнее воспользоваться виртуальным макетом, который нередко именуется «цифровой копией (digital mосk – uр) и позволяет получить настолько же полезные сведения.

Когда аналитические средства для работы 2. Определение cad, cam и cae с цифровыми копиями станут довольно массивными, чтоб давать настолько же четкие результаты, что и эквивалентные опыты на реальных макетах, цифровые копии начнут вытеснение обыденных прототипов. Эта тенденция будет усиливаться по мере совершенствования технологий виртуальной 2. Определение cad, cam и cae действительности, позволяющих нам чувствовать цифровую копию так же, как реальный макет. Построение цифровой копии именуется виртуальным прототипированием. Виртуальный макет может быть сотворен и в спец программке геометрического моделирования.

Последняя фаза процесса 2. Определение cad, cam и cae разработки – подготовка проектной документации. На этом шаге очень полезным оказывается внедрение систем подготовки рабочих чертежей. Способность схожих систем работать с файлами позволяет классифицировать хранение и обеспечить удобство поиска документов.

Компьютерные технологии употребляются 2. Определение cad, cam и cae и на стадии производства. Процесс производства содержит в себе планирование выпуска, проектирование и приобретение новых инструментов, заказ материалов, программирование машин с ЧПУ, контроль свойства и упаковку. Компьютерные системы, применяемые в этих операциях 2. Определение cad, cam и cae, могут быть классифицированы как системы автоматического производства. К примеру, программка автоматической технологической подготовки (computer aided process planning – САРР) употребляется на шаге подготовки производства и относится к системам автоматического производства (САМ). Как отмечалось 2. Определение cad, cam и cae выше, подготовка производства с трудом поддается автоматизации, потому стопроцентно автоматических систем технологической подготовки в реальный момент не существует. Но существует огромное количество добротных программных пакетов, генерирующих код для станков с числовым программным управлением. Станки 2. Определение cad, cam и cae этого класса позволяют получить деталь подходящей формы по данным, хранящимся в компьютере. Они подобны машинам для резвого прототипирования.

К системам автоматического производства относят также программные пакеты, управляющие движением ботов при сборке 2. Определение cad, cam и cae компонент и перемещении их меж операциями, также пакеты, дозволяющие программировать координатно – измерительную машину (coordinate mеasuring machine – СММ), применяемую для про верки продукта.

Итак, вы получили представление о том, каким образом 2. Определение cad, cam и cae компьютерные технологии употребляются в операциях, составляющих актуальный цикл продукта, и какие задачки решаются с помощью систем автоматического проектирования.


^ 2. Определение CAD, САМ и САЕ


2.1 Aвтоматизированное проектирование (computer – aided design – CAD)


Представляет собой технологию, состоящую 2. Определение cad, cam и cae в использовании компьютерных систем для облегчения сотворения, конфигурации, анализа и оптимизации проектов. Таким макаром, неважно какая программка, работающая с компьютерной графикой, так же как и хоть какое приложение, применяемое в инженерных расчетах, относится 2. Определение cad, cam и cae к системам автоматического проектирования. Другими словами, огромное количество средств CAD простирается от геометрических прогpaмм для работы с формами до специализированных приложений для анализа и оптимизации. Меж этими крайностями умещаются программки для анализа допусков, расчета 2. Определение cad, cam и cae масс инерционных параметров, моделирования способом конечных частей и визуализации результатов анализа. Самая основная функция CAD – определение геометрии конструкции (детали механизма, строительные элементы, электрические схемы, планы построек и т.п.), так как 2. Определение cad, cam и cae геометрия определяет все следующие этапы актуального цикла продукта. Для этой цели обычно употребляются системы разработки рабочих чертежей и геометрического моделирования. Вот почему эти системы обычно и числятся системами автоматического проектирования. Более 2. Определение cad, cam и cae того, геометрия, определенная в этих системах, может употребляться в качестве базы для последующих операций в системах САЕ и САМ. Это одно из более значимых преимуществ CAD, позволяющее сберегать время и сокращать количество 2. Определение cad, cam и cae ошибок, связанных с необходимостью определять геометрию конструкции с нуля всякий раз, когда она требуется в расчетах. Можно, как следует, утверждать, что системы автоматической разработки рабочих чертежей и системы геометрического моделирования являются более необходимыми 2. Определение cad, cam и cae компонентами автоматического проектирования.

^ 2.2 Автоматическое создание (computer – aided manufacturing – САМ) – это разработка, состоящая в использовании компьютерных систем для планирования, управления и контроля операций производства через прямой либо косвенный интерфейс с производственными ресурсами 2. Определение cad, cam и cae предприятия. Одним из более зрелых подходов к автоматизации производства является числовое программное управление (ЧПУ, numerical control – NC). ЧПУ заключается в использовании запрограммированных команд для управления станком, который может шлифовать, резать, фрезеровать, штамповать 2. Определение cad, cam и cae, изгибать и другими методами превращать заготовки в готовые детали. В наше время компы способны

генерировать огромные программки для станков с ЧПУ на основании геометрических характеристик изделий из базы данных САD и дополнительных сведений, предоставляемых оператором 2. Определение cad, cam и cae. Исследования в этой области концентрируются на сокращении необходимости вмешательства оператора.

Еще одна принципиальная функция систем автоматического производства – программирование ботов, которые могут работать на гибких автоматических участках, выбирая и устанавливая инструменты и обрабатываемые 2. Определение cad, cam и cae детали на станках с ЧПУ. Боты могут также делать свои собственные задачки, к примеру, заниматься сваркой, сборкой и переносом оборудования и деталей по цеху.

Планирование процессов также равномерно автоматизируется. План 2. Определение cad, cam и cae процессов может определять последовательность операций по изготовлению устройства от начала и до конца на всем нужном оборудовании. Хотя стопроцентно автоматическое планирование процессов, как ранее говорилось, фактически нереально, план обработки определенной детали полностью может 2. Определение cad, cam и cae быть сформирован автоматом, если уже имеются планы обработки подобных деталей. Для этого была разработана разработка группировки, позволяющая соединять воединыжды поxoжие детали в семейства. Детали числятся схожими, если они имеют общие производственные особенности 2. Определение cad, cam и cae (гнезда, пазы, фаски, отверстия и т.д.). Для автоматического обнаружения схожести деталей нужно, чтоб база данных CAD содержала сведения о таких особенностях. Эта задачка осуществляется с помощью объектно-ориентированного моделирования либо определения частей 2. Определение cad, cam и cae.

Вприбавок, компьютер может употребляться для тoгo, чтоб выявлять необходимость заказа начальных материалов и покупных деталей, также определять их количество исходя из графика производства. Именуется такая деятельность планированием технических требований к материалу (material 2. Определение cad, cam и cae requirements planning – MRP). Компьютер может также употребляться для контроля состояния станков в цехе и отправки им соответственных заданий.


^ 2.3 Автоматическое конструирование (computer – aided engineering – САЕ) – это разработка, состоящая в использовании компьютерных 2. Определение cad, cam и cae систем для анализа геометрии CAD, моделирования и исследования поведения продукта для усовершенствования и оптимизации eгo конструкции. Средства САЕ могут производить огромное количество разных вариантов анализа. Программки для кинематических pacчетов, к примеру, способны определять траектории 2. Определение cad, cam и cae перемещения и скорости звеньев в механизмах. Программки динамического анализа с большенными смещениями могут употребляться для определения нагрузок и смещений в сложных составных устройствах типа автомобилей. Прогpаммы верификации и анализа 2. Определение cad, cam и cae логики и синхронизации имитируют работу сложных электрических цепей.

По всей видимости, из всех способов компьютерного анализа более обширно в конструировании употребляется способ конечных частей (finite element method – FЕМ). С eгo помощью рассчитываются напряжения, деформации, термообмен 2. Определение cad, cam и cae, рассредотачивание магнитного поля, потоки жидкостей и другие задачки с непрерывными средами, решать которые любым другим способом оказывается просто непрактично. В способе конечных частей аналитическая модель структуры представляет собой соединение 2. Определение cad, cam и cae частей, по этому она разбивается на отдельные части, которые уже могут обрабатываться компом.

Как отмечалось ранее, для использования способа конечных частей нужна абстрактная модель подходящего уровня, а не сама конструкция. Абстрактная модель отличается 2. Определение cad, cam и cae от конструкции тем, что она формируется методом исключения несущественных деталей и редуцирования размерностей. К примеру, трёхмерный объект маленький толщины может быть представлен в виде двумерной оболочки. Модель создается или в интерактивном 2. Определение cad, cam и cae режиме, или автоматом. Готовая абстрактная модель разбивается на конечные элементы, образующие аналитическую модель. Программные средства, дозволяющие конструировать абстрактную модель и разбивать ее на конечные элементы, именуются пpeпpoцессорами (preprocessors). Проанализировав каждый элемент, компьютер 2. Определение cad, cam и cae собирает результаты воедино и представляет их в зрительном формате. К примеру, области с высочайшим напряжением могут быть выделены красноватым цветом. Программные средства, обеспечивающие визуализацию, именуются пocтпpoцeccoрами (postprocessors). Существует огромное количество программных средств для 2. Определение cad, cam и cae оптимизации конструкций.

Хотя средства оптимизации могут быть отнесены к классу САЕ, обычно их pacсматривают раздельно. Ведутся исследования способности автоматического определения формы конструкции методом объединения оптимизации и анализа.

В этих подходах начальная 2. Определение cad, cam и cae форма конструкции подразумевается обычный, как, к примеру, у прямоугольного двумерного объекта, состоящего из маленьких частей различной плотности. Потом производится процедура оптимизации, позволяющая найти определенные значения плотности, дозволяющие достигнуть определенной цели с учетом ограничений на напряжения 2. Определение cad, cam и cae. Целью нередко является минимизация веса. После определения хороших значений плотности рассчитывается лучшая форма объекта. Она выходит отбрасыванием частей с низкими значениями плотности.

Замечательное достоинство способов анализа и оптимизации конструкций состоит в том 2. Определение cad, cam и cae, что они позволяют конструктору узреть поведение конечного продукта и выявить вероятные ошибки до сотворения и тестирования реальных прототипов, избежав определенных издержек. Так как цена конструирования на последних стадиях разработки и 2. Определение cad, cam и cae производства продукта экспоненциально увеличивается, ранешняя оптимизация и усовершенствование (вероятные только благодаря аналитическим средствам САЕ) окупаются значимым понижением сроков и цены разработки.

Таким макаром, технологии CAD, САМ и САЕ заключаются в автоматизации и повышении эффективности 2. Определение cad, cam и cae определенных стадий актуального цикла продукта. Развиваясь независимо, эти системы еще не до конца реализовали потенциал интеграции проектирования и производства. Для решения этой трудности была предложена новенькая разработка, получившая заглавие 2. Определение cad, cam и cae компьютеризированного интегрированного производства (computer – integrated manufacturing – СIМ). CIM пробует соединить «островки автоматизации» вкупе и перевоплотить их в бесперебойно и отлично работающую систему. CIM предполагает внедрение компьютерной базы данных для более действенного управления всем предприятием, а 2. Определение cad, cam и cae именно бухгалтерией, планированием, доставкой и другими задачками, а не только лишь проектированием и созданием, которые охватывались системами CAD, САМ и САЕ. CIM нередко именуют философией бизнеса, а не it системой 2. Определение cad, cam и cae.


Перечень применяемой литературы


1) Кунву Ли. Базы САПР. ПИТЕР, 2004

2) Кондаков А.И. САПР технологических процессов и производств. ACADEMA, 2007

2-klassicheskaya-paradigma-promishlennoj-ekonomiki-n-v-volkova-ekonomika-promishlennogo-predpriyatiya.html
2-klyuchevie-oblasti-deyatelnosti-dlya-regionalnogo-osushestvleniya-igsnv.html
2-kodeks-puteshestvennika-problemi-i-osobennosti-razvitiya-sportivnogo-turizma-na-sovremennom-etape.html