содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..

4.1. Характеристика современных САПР
 

Современные САПР применяются для сквозного автоматизированного проектирования, технологической подготовки, анализа и изготовления изделий в машиностроении, для электронного управления технической документацией. С помощью САПР выполняется разработка чертежей, производится трехмерное моделирование изделий и процесса сборки, проектируется вспомогательная оснастка, например, штампы и пресс-формы, составляется техническая документация и управляющие программы для станков с ЧПУ, ведется архив.

Система автоматизированного проектирования представляет собой организационно-технический комплекс, состоящий из большого числа подсистем и компонентов.

Основными структурными элементами САПР являются подсистемы, которые подразделяются на проектирующие и обслуживающие. К проектирующим относят подсистемы, выполняющие проектные процедуры и операции, например расчетную, чертежно-графическую, подсистему подготовки носителей для станков с числовым программным управлением (ЧПУ) и автоматизированных линий. Обслуживающие подсистемы предназначены для поддержания работоспособности проектирующих подсистем, например подсистемы управления данными. Каждая подсистема САПР, как правило, создается в виде пакета программ.

Существующий отечественный и зарубежный опыт в области автоматизации проектирования свидетельствует о том, что разработка, внедрение и эффективное использование прjuhfvys[ комплексов, предназначенных для автоматизации процесса проектирования и реализуемых на базе современных ЭВМ, требуют комплексного решения широкого спектра проблем: организационных, технических, математических, программных, лингвистических, информационных и др. [115]. Решение этих проблем базируется на соответствующих видах обеспечения.

Ниже рассмотрены виды обеспечения САПР.

1. Техническое - устройства вычислительной и организационной техники, средства передачи данных, измерительные и другие устройства или их сочетания. В состав технического обеспечения входят всевозможные устройства ввода данных типа мышь, диджитайзеры, сканеры,

1.рафопостроители, принтеры, мониторы, модемы.
 

Для эффективного функционирования САПР техническое обеспечение должно отвечать ряду требований. Основные из них: высокая производительность вычислительной техники; высокая точность расчетов; развитая периферийная аппаратура (типа мышь, диджитайзер, сканеры и т. д.); возможность параллельной одновременной работы разных конструкторов; использование единой конструкторской базы данных, установленной на сервере; обеспечение необходимого уровня секретности и защиты информации.

2. Математическое — методы, модели, алгоритмы, используемые в процессе проектирования.

3. Программное - программы на машинных носителях, документы с текстами программ и эксплуатационные документы. Особенностями программного обеспечения САПР являются возможность сетевой работы в рамках САПР, наличие очень большого количества пакетов прикладных программ, адаптация под конкретного пользователя.

4. Информационное - документы, содержащие описания стандартных проектных процедур, типовых проектных решений, типовых элементов, комплектующих изделий, материалов и другие данные, а также файлы и блоки данных на машинных носителях с записью указанных документов.

К особенностям информационного обеспечения САПР относятся: чрезвычайно большой объем нормативных баз и, как следствие, наличие носителей большого объема (винчестеры 200, 600 Мбайт) и с высокой скоростью; очень большой объем графической информации, необходимость быстрого доступа к графическим объектам обуславливает хранение всех чертежей в разархивированном виде; большие размеры баз данных (сотни Гбайт), в которых хранятся графические объекты, для размещения баз используют лазерные носители, оптические диски, стриммеры; использование баз данных различных типов - древовидных (для нормативно-справочной информации), реляционных (для условнопостоянной и оперативной информации), баз в виде последовательных файлов (для хранения графической информации).

5. Методическое - документы, в которых отражены состав, правила отбора и эксплуатации средств автоматизации проектирования.

6. Лингвистическое - языки проектирования, используемая терминология.

7. Организационное - положения, инструкции, приказы, штатные расписания, квалификационные требования и другие документы, регламентирующие организационную структуру подразделений и их взаимодействие с комплексом средств автоматизации проектирования,

В настоящее время машиностроительные предприятия, проектные и научно-исследовательские организации используют большую номенклатуру САПР: от небольших графических программ до мощных специализированных пакетов. Их стоимость колеблется от ста до нескольких десятков тысяч долларов за одно рабочее место. В зависимости от возможностей современные САПР можно условно разбить на три уровня: нижний, средний и высший [7].

Системы нижнего уровня обеспечивают выполнение чертежных работ и, по сути дела, представляют собой электронный кульман, который обеспечивает традиционную технологию проектирования и технологической подготовки (например, AutoCAD, VersaCAD, CADKEY).

Системы среднего уровня (например, T-FLEX CAD, Solid Edge, SolidWorks, Mechanical Desktop) выполняют автоматизированный выпуск конструкторской и технологической документации, программирования обработки заготовок на станках ЧПУ. Эти системы позволяют создать объемную (трехмерную) модель изделия, по которой определяются характеристики (инерционно-массовые, прочностные и т. д.), контролируется взаимное расположение деталей, моделируются все виды ЧПУ-обработки, отрабатывается внешний вид по фотореалистичным изображениям, выпускается документация. Кроме того, обеспечивается управление проектами на базе электронного документооборота. Экономический эффект состоит в многократном повышении производительности труда при резком сокращении ошибок и соответственно в улучшении качества изделий. Пользователь получает все преимущества трехмерного проектирования: топологическую точность, возможность анализа трехмерных моделей и использования в подготовке управляющих программ для станков ЧПУ. Эти системы следует рассматривать как еще один шаг, который позволяет извлечь новые реальные возможности из компьютерного проектирования. Кроме того, обеспечиваются специализированные расчетные, аналитические системы, системы подготовки управляющих программ для станков ЧПУ.

Системы высшего уровня предназначены для интеграции всего цикла создания изделия от проектирования, подготовки к производству до изготовления. Они позволяют конструировать детали с учетом особенностей материала (пластмасса, металлический лист), проводить динамический анализ сборки с имитацией сборочных приспособлений и инструмента, проектировать оснастку с моделированием процессов изготовления (штамповки, литья, гибки), К ним относятся EDS Unigraphics, Pro/Engineer, CATIA или CADDS. Программы математического анализа таких САПР могут включать прочностной, кинематический и динамический анализ. Моделирование механической обработки позволяет оценить качество деталей с точки зрения их деформации. Кроме того, эти системы дают возможность одновременно работать над проектируемым изделием всем специалистам - конструкторам, технологам, дизайнерам.

Отличительными признаками таких систем являются: 1) возможность обеспечения всего цикла создания изделия - от концептуальной идеи до реализации - внутри самой системы без дополнительного использования внешних приложений; 2) обеспечение единой среды для разработки изделия и поддержка параллельного инжиниринга, т. е. создание единой цифровой модели, с которой все участники проекта могуг работать одновременно. Такие системы должны иметь достаточно мощные средства параметризации, позволяющие проводить изменения сложных структур в больших сборках, иметь возможность построения необходимых, в том числе и сложных ассоциативных связей, а также определенную гибкость, так как изделие в процессе проектирования постоянно изменяется.

В международной интерпретации рассматриваемые системы классифицируют следующим образом:

для компьютерного проектирования, создания чертежей - CAD (Computer Aided Design);

для подготовки производства с помощью компьютеров - САМ (Computer Aided Manufacturing);

для выполнения инженерных расчетов - CAE (Computer Aided Engineering);

для управления проектной документацией - PDM (Project Document Management).

Значительное развитие средств компьютерного проектирования и расчета конструкций позволяет передавать информацию, созданную в одной CAD-CAM-системе, в другие аналогичные системы. В результате объекты, созданные средствами CAD, могут использоваться при подготовке производства (средствами из группы САМ), при расчете на прочность (средствами из группы САЕ) или учитываться при ведении корпоративного проекта (т. е. обрабатываться продуктами из группы PDM).
Взаимосвязанное применение средств CAD и САЕ позволяет сущест-ненно ускорить подготовку расчетных моделей для исследования прочностных и динамических свойств и характеристик проектируемой конструкции. Практический опыт показывает, что технологическая цепочка -подготовка средствами CAD геометрической модели для последующего расчета при помощи САЕ - уменьшает время создания модели минимум и 3 раза.