Дипломная работа на тему "Технологии проектирования в инженерных средах"

ГлавнаяИнформатика → Технологии проектирования в инженерных средах




Не нашли то, что вам нужно?
Посмотрите вашу тему в базе готовых дипломных и курсовых работ:

(Результаты откроются в новом окне)

Текст дипломной работы "Технологии проектирования в инженерных средах":


Реферат выполнили студенты Логачёв А. А., Денисова О. Н., Группа 7121

Московский Государственный Индустриальный Университет

Кафедра : Информационные системы и технологии

Дисциплина : Теория автоматизированного управления

Москва, 2001

Введение

ЭВМ прочно вошли в нашу производственную деятельность и в настоящее время нет необходимости доказывать целесообразность использования вычислительной техники в системах управления технологическими процессам и, проектирования, научных исследований, административного управления, в учебном процессе, банковских расчетах, здравоохранении, сфере обслуживания и т. д.

При этом последние годы как за рубежом, так и в нашей стране характеризуются резким увеличением производства мини - и микро-ЭВМ (персональные ЭВМ).

На основе мини и персональных ЭВМ можно строить локальные сети ЭВМ, что позволяет решать сложные задачи по управлению производством.

Исследования показали, что из всей информации, образующейся в организации, 60-80% используется непосредственно в этой же организации, циркулируя между подразделениями и сотрудниками, и только оставшаяся часть в обобщенном виде поступает в министерства и ведомства. Это значит, что средства вычислительной техники, рассредоточенные по подразделениям и рабочим местам, должны функционировать в едином процессе, а сотрудникам организации должна быть поставлена возможность общения с помощью абонентских средств между собой, с единым или распределенным банком данных. Одновременно должна быть обеспечена высокая эффективность использования вычислительной техники.

Решению этой задачи в значительной степени способствовало появление микроэлектронных средств средней и большой степени интеграции, персональных ЭВМ, оборудования со встроенными микропроцессорами. В результате наряду с региональными сетями ЭВМ, построенными на базе крупных ЭВМ и распределенных на большой территории, появились и находят все большее распространение так называемые локальные вычислительные сети (ЛВС), представляющие собой открытую для подключения дополнительных абонентских и вычислительных средств сеть, функционирующую в соответствие с принятыми протоколами (правилами). Устройства обработки, передачи и хранения в ЛВС располагаются друг от друга на расстоянии до нескольких километров, т. е. в пределах одного или группы зданий. Взаимодействие устройств ЛВС осуществляется по единому каналу связи (моноканалу), обеспечивающему высокую скорость передачи информации (до 10-15 Мбит/с). В сеть могут объединяться ЭВМ как одних типов (однородные сети) или разных типов (неоднородные сети), так и разной производительности. Однородные сети проще и дешевле, так как для их создания требуются относительно простое оборудовании программное обеспечение, не требующие большого числа типов средств сопряжения. Это значит, что такие сети создать проще и дешевле.

ЛВС являются в настоящее время универсальной базой современной индустрии обработки информации и характеризуются большим разнообразием методов построения любых видов информации. Концепция локальных сетей ЭВМ является одной из самых полезных системных концепций, возникших в результате длительных научных исследований и прогресса в области микроэлектроники.

ЛВС позволяет небольшим предприятиям воспользоваться возможностью объединения персональных, микро - и мини-ЭВМ в единую вычислительную сеть, а крупным предприятиям - освободить вычислительный центр от некоторых функций по обработке информации "цехового значения" и обеспечить их решение в цехе, отделе. Кроме того, эксплуатация сети одним заказчиком позволит упростить решение вопроса о закрытии информации. Использование ЛВС дает высокий экономический эффект. Например, создание сквозного маршрута проектирования микропроцессоров на базе ЛВС позволило уменьшить сроки разработки на 35 % и одновременно снизить стоимость на 48 %. При этом специалисты - разработчики могут находиться на своих рабочих местах и вести совместное проектирование с использованием абонентских средств. "Узкие" места изделия определяются при проектировании, что позволило сократить объем работ при доводке изделия до промышленного образца в 2 раза. Одновременно обеспечивается автоматизация разработки документации.

По своей архитектуре (структуре) ЛВС являются упрощенным вариантом архитектуры региональных и глобальных сетей ЭВМ и могут создаваться на базе любых ЭВМ. Внедрение ЛВС доступно массовому пользователю и позволяет создать в организациях и учреждениях распределенные вычислительные мощности и базы данных, информационно-поисковые и справочные службы, объединить в единую систему автоматизированные рабочие места, печатающие и копирующие устройства, графопостроители, кассовые аппараты и т. д. ЛВС позволяют повысить надежность обработки информации благодаря дублированию ресурсов сети, обеспечить редактирование писем, справок, отчетов, осуществить обмен документами без распечатки их на бумажном носителе, вести бухгалтерский и складской учет, осуществить управление роботами, машинами, станками, передачи информации в заданное время, использовать систему приоритетов, направлять циркулярные распоряжения всем, некоторым, или одному подразделению организации, проводить телевещания.

По мере развития ЛВС можно изменить ее конфигурацию, объединить с другими ЛВС (например на крупном предприятии или объединении), подключить ЛВС к региональной вычислительной сети, что позволит реализовать интегрированные автоматизированные системы управления (АСУ). На определенном этапе развития ЛВС может стать безбумажным бюро, в котором информация записывается на магнитные диски, ленты с возможностью при необходимости получения твердой копии и ее размножения, а также, наоборот, получения машинных носителей с твердой копии.

Из всего многообразия ЛВС условно можно разделить на четыре группы:

1) ориентированные на массового потребителя и строящиеся, в основном, на базе персональных ЭВМ;

2) включающие, кроме персональных ЭВМ, микро-ЭВМ и микропроцессоры, встроенные в средства автоматизированного проектирования и разработки документальной информации, электронной почты;

3) построенные на базе микропроцессорных средств, микро и мини-ЭВМ и ЭВМ средней производительности;

4) создаваемые на базе всех типов ЭВМ, включая высокопроизводительные.

Заказать дипломную - rosdiplomnaya.com

Новый банк готовых защищённых студентами дипломных проектов предлагает вам приобрести любые проекты по желаемой вами теме. Грамотное выполнение дипломных проектов под заказ в Омске и в других городах РФ.

Первые из них применяются в учебных процессах, торговле, мелких и средних учреждениях, вторые - в системах автоматизированного проектирования и конструирования (САПР), о чем мы будем говорить ниже, третьи - в автоматизированных системах научных исследований (АСНИ), управления сложными производственными процессами и гибких автоматизированных производствах, четвертые - в системах управления крупным производством, отраслью.

Внедрение локальных вычислительных сетей окажет серьезное влияние на организацию производства, где информационно-управляющие системы будут связаны с автоматизированными технологическими системами. Одновременно ЛВС, ориентированные на автоматизацию основных направлений деятельности предприятий, могут быть связаны с системами обработки информации объединений, главков, министерств.

При этом будет значительно повышена скорость обмена информацией на всех уровнях управления, т. е. будет создана иерархическая сеть обмена информацией.

При решении вопроса о создании ЛВС должно быть проведено обследование объекта автоматизации и определены количество и тип устройств, включаемых в сеть, условия эксплуатации сети, расстояния между объектами сети, интенсивность потока данных, максимальная скорость передачи данных, необходимость обеспечения приоритетности обслуживания абонентов сети, максимальное время ожидания для оператора рабочей станции, необходимость реализации режима диалога, должна ли данная ЛВС соединяться с дру - гой ЛВС или региональной сетью ЭВМ, какие задачи будут решаться с помощью ЛВС, какими должны быть уровень надежности и время восстановления работоспособности после выхода какого-либо компонента сети из строя, необходимость расширения или изменения конфигурации сети в будущем, затраты на создание и эксплуатацию сети и другие параметры.

Структура ЛВС должна четко соответствовать организационной структуре объекта автоматизации и его информационным связям, а также учитывать полный спектр проблем, связанных с ее использованием в течение периодов максимальной нагрузки. Это значит, что на каждую ЛВС для конкретного объекта необходимо иметь проектную документацию, ориентированную на промышленные технические и программные средства.

Для решения проблемы массового внедрения локальных сетей ЭВМ промышленными министерствами в соответствии с единой нормативной документацией и ГОСТ должен быть создан ряд комплексов технических и программных средств для ЛВС, ориентированных на разное максимальное число под - ключаемых к сети узлов и скорость передачи информации с технико-экономическими характеристиками на уровне лучших образцов и обеспечена поставка их потребителям как комплектных изделий производственно-технического назначения.

При этом должны быть разработаны средства сопряжения с ЛВС широкой номенклатуры средств вычислительной техники, имеющейся у потребителей и планируемой к освоению в производстве. Наиболее реальным направлением решения этой проблемы является организация выпуска специализированных СБИС.

Решение указанных выше проблем безусловно окажет серьезное влияние на эффективность всего народного хозяйства.

Как известно, главными системными применениями вычислительной техники являются автоматизированные системы управления экономико-организационного типа (ОАСУ, АСУП и т. п.) системы автоматизации проектирования и конструирования (САПР), информационно-поисковые системы и системы управления сложными технологическими процессами (АСУТП).

Остановимся кратко на последних (по перечислениям, а не по важности) системах, так как они дают наибольший социальный и экономический эффект.

Сегодня технологические процессы постоянно усложняются, а агрегаты, реализующие их, делаются все более мощными. Например, в энергетике действуют энергоблоки мощностью 1000-1500 МВт, установки первичной переработки нефти пропускают до 6 млн. т. сырья в год, работают доменные печи объемом 3.5-5 тыс. кубометров, создаются гибко перестраиваемые производственные системы в машиностроении.

Человек не может уследить за работой таких агрегатов и технологических комплексов и тогда на помощь ему приходит АСУ ТП. В АСУ ТП за работой технологического комплекса следят многочисленные датчики-приборы, изменяющие параметры технологического процесса (например, температуру и толщину прокатываемого металлического листа), контролирующие состояние оборудования (температуру подшипников турбины) или определяющие состав исходных материалов и готового продукта. Таких приборов в одной системе может быть от нескольких десятков до нескольких тысяч.

Датчики постоянно выдают сигналы, меняющиеся в соответствии с измеряемым параметрам(аналоговые сигналы), в устройство связи с объектом (УСО) ЭВМ. В УСО сигналы преобразуются в цифровую форму и затем по определенной программе обрабатываются вычислительной машиной.

ЭВМ сравнивает полученную от датчиков информацию с заданными результатами работы агрегата и вырабатывает управляющие сигналы, которую через другую часть УСО поступают на регулирующие органы агрегата. Например, если датчики подали сигнал, что лист прокатного стана выходит толще, чем предписано, то ЭВМ вычислит, на какое расстояние нужно сдвинуть валки прокатного стана и подаст со - ответствующий сигнал на исполнительный механизм, который переместит валки на требуемое расстояние.

Системы, в которых управление ходом процесса осуществляется подобно сказанному выше без вмешательства человека, называются автоматическими. Однако, когда не известны точные законы управления человек вынужден брать управление (определение управляющих сигналов) на себя (такие системы называются автоматизированными). В этом случае ЭВМ представляет оператору всю необходимую информацию для управления технологическим процессом при помощи дисплеев, на которых данные могут высвечиваться в цифровом виде или в виде диаграмм, характеризующих ход процесса, могут быть представлены и технологические схемы объекта с указанием состояния его частей. ЭВМ может также "подсказать" оператору некоторые возможные решения.

Чем сложнее объект управления, тем производительнее, надежнее, требуется для АСУ ТП вычислительная машина. Чтобы избежать всё увеличивающегося наращивания мощности ЭВМ сложные системы стали строить по иерархическому принципу. Как правило, в сложный технологический комплекс входит несколько относительно автономных агрегатов, например, в энергоблок тепловой электростанции входит парогенератор (котел), турбина и электрогенератор. В иерархической системе для каждой составной части создается своя локальная система управления, как правило, автоматическая на базе микропроцессорной техники. Теперь, чтобы все части работали как единый энергоблок, необходимо скоординировать работу локальных систем. Это осуществляется ЭВМ, устанавливаемой на пульте управления блоком. Для этого уже потребуется небольшая вычислительная машина.

Перспективные АСУ ТП имеют ряд характерных признаков. Прежде всего это автоматические системы, осуществляющие автоматическое управление рабочим режимом, а также пуском и остановом оборудования (режимами, на которые при ручном управлении приходится наибольшее число аварийных ситуаций из-за ошибок операторов).

В системах предусматривается оптимизация управления ходом процесса по выбранным критериям. Например, можно задать такие параметры процесса, при которых стоимость себестоимость продукции будет минимальной, или, при необходимости, настроить агрегат на максимум производительности, не считаясь с некоторым увеличением расхода сырья и энергоресурсов на единицу продукции.

Системы дожны быть адаптивными, т. е. иметь возможность изменять ход процесса при изменении характеристик исходных материалов или состояния оборудования.

Одним из важнейших свойств АСУ ТП является обеспечение безаварийной работы сложного технологического комплекса. Для этого в АСУ ТП предусматривается возможность диагностирования технологического оборудования. На основе показаний датчиков система определяет текущее состояние агрегатов и тенденции к аварийным ситуациям и может дать команду на ведение облегченного режима работы или остановку вообще. При этом оператору представляют данные о характере и местоположении аварийных участков.

Таким образом, АСУ ТП обеспечивают лучшее использование ресурсов производства, повышение производительности труда, экономию сырья, материалов и энергоресурсов, исключение тяжелых аварийных ситуаций, увеличение межремонтных периодов работы оборудования. Вот несколько примеров.

АСУ ТП электролиза алюминия позволяет экономить примерно 250 кВт-ч. электроэнергии на каждую тонну выплавленного металла. Этой энергии достаточно, для питания всех электроприборов в двухкомнатной квартире в течение месяца.

Автоматизация с применением ЭВМ установок первичной переработки нефти ЭЛОУ-АВТ6 обеспечивает увеличение выхода светлых нефтепродуктов (бензина, керосина, дизельного топлива) на 30 тыс. т. в год за счет оптимизации ведения технологического процесса.

Большой эффект в машиностроении дают гибкие производственные системы (ГПС), состоящие из стыков с числовым программным управлением, автоматизированных складских и транспортных систем, управляемых при помощи ЭВМ. Создание ГПЦ цеха на Днепропетровском электровозостроительном заводе позволило в 3.3 раза повысить производительность труда, высвободить 83 человека и сократить парк станков на 53 единицы. Кратко остановимся на основах организации и принципах построения гибких производственных систем.

1. Основы организации гибких производственных систем

Гибкая производственная система - совокупность в разных сочетаниях технологического оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ), роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени. Она обладает свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры.

По организационной структуре ГПС имеют следующие уровни:

- гибкая автоматизированная линия (ГАЛ)

- гибкий автоматизированный участок или гибкий производственный комплекс (ГАУ или ГПК)

- гибкий автоматизированный цех (ГАЦ).

Гибкая автоматизированная линия - гибкая производственная система, в которой технологическое оборудование расположено в принятой последовательности технологических операций.

Гибкий автоматизированный участок - гибкая производственная система, функционирующая по технологическому маршруту, в котором предусмотрена возможность изменении последовательности использования технологического оборудования. Обе эти системы (ГАЛ и ГАУ) могут содержать отдельно функционирующие единицы технологического оборудования.

Гибкий автоматизированный цех - гибкая автоматизированная система, представляющая собой в различных сочетаниях совокупность гибких автоматизированных линий, роботизированных технологических линий, гибких автоматизированных участков, роботизированных технологических участков для изготовления изделий заданной номенклатуры.

Предусмотрены также гибкие производственные комплексы (ГПК), представляющие собой гибкую производственную систему, состоящую из нескольких гибких производственных модулей, объединенных автоматизированной системой управления и автоматизированной транспортно-складской системой, автономно функционирующую в течение заданного интервала времени и имеющую возможность встраивания в систему более высокой ступени автоматизации.

В соответствии с ГОСТ 26228-85 в ГПС имеются следующие составные части:

Гибкий производственный модуль (ГПМ) - единица технологического оборудования для производства изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик с программным управлением, автономно функционирующая, автоматически осуществляющая все функции, связанные с их изготовлением, и имеющая возможность встраивания в гибкую производственную систему.

В общем случае средства автоматизации ГПМ представляют собой накопители, спутники, устройства загрузки и выгрузки, устройства удаления отходов, устройства автоматизированного контроля, включая диагностирование, устройства переналадки и т. д. Частным случаем ГПМ является роботизированный технологический комплекс при условии возможности его встраивания в систему более высокого уровня.

Средства обеспечения функционирования ГПС - совокупность взаимосвязанных автоматизированных систем, обеспечивающих проектирование изделий, технологическую подготовку их производства, управление гибкой производственной системой и автоматическое перемещение предметов производства и технологической оснастки.

В ГПС входят также автоматизированная система управления производством (АСУП), автоматизированная транспортно складская система (АТСС), автоматизированная система инструментального обеспечения (АСИО), система автоматизированного контроля (САК), автоматизированная система удаления отходов (АСУО) и т. д.

2. Принципы построения гибких производственных систем

В своем законченном идеальном виде ГПС являются высшей, наиболее развитой формой автоматизации производственного процесса.

Можно сформулировать основные принципы организации ГПС.

Принцип совмещения высокой производительности и универсальности предполагает на данном уровне развития электронного машиностроения создание универсальности и автоматизации в программно-управляемом и программно перенастраиваемом оборудовании. Гибкие производственные системы, сравнимые по производительности с автоматическими линиями, а по гибкости - с универсальным оборудованием, открывают огромные возможности для интенсификации производства. Например, автоматизация трансформаторного производства в электронной промышленности осложнена большим конструктивно-технологическим разнообразием его продукции. Именно это потребовало создания систем с гибко перестраиваемой технологией.

Принцип модульности ГПС строится на базе гибких производственных модулей. Типовые модули ГПС разработаны для основных видов производств изделий электронной техники.

Принцип иерархичности ГПС предусматривает построение многоуровневой структуры. На самом нижнем уровне находятся гибкие автоматизированные модули, на высших уровнях - гибкие автоматизированные линии, участки, цехи, предприятия в целом. Модульность и иерархичность позволяют разрабатывать ГПС для самого высокого организационно структурного уровня.

Принцип преимущественной программной настройки. Оборудование ГПС, как основное, так и вспомогательное, при смене изделий перенастраивается путем ввода новых управляющих программ модулей. Перенастройка модулей вручную допустима в минимальных объемах и только в случаях очевидной экономической неэффективности реализации программной перенастройки.

Принцип обеспечения максимальной предметной замкнутости производства на возможно более низком уровне структуры ГПС позволяет свести к минимуму затраты на транспорт и манипулирование. Одновременно достигается снижение количества операций при общем повышении гибкости ГПС.

Принцип совместимости технологических, программных, информационных, конструктивных, энергетических и эксплуатационных элементов. Технологическая совместимость обеспечивает технологическое единство и взаимозаменяемость компонентов автоматизированного производства. Она предопределяет необходимость выполнения определенных требований к изделию, технологии, технологическому оборудованию.

Изделие должно быть максимально технологично с точки зрения возможности автоматизации его производства, например, для распознавания, ориентации и позиционирования деталей при автоматической сборке необходимо предусматривать в них специальные отличительные признаки: реперные знаки, характерные отличительные внешние формы и др. Кроме того, изделия должны обладать высокой степенью конструктивного и технологического подобия, необходимого для организации группового производства.

Достигается это требование унификацией технологии производства изделий и их полуфабрикатов, конструкции деталей, комплектующих и изделий в целом.

В свою очередь, все компоненты ГПС: приспособления, оснастка, автоматические устройства загрузки-выгрузки, оборудование - должны в наивысшей степени удовлетворять требованиям гибкой автоматизации.

Информационная совместимость подсистем ГПС обеспечивает их оптимальное взаимодействие при выполнении заданных функций. Для ее достижения вводятся в действие стандартные блоки связи с ЭВМ, выдерживается строгая регламентация входных и выходных параметров модулей на всех иерархических уровнях системы, входных и выходных сигналов для управляющих воздействий.

В условиях постоянного повышения стоимости программного обеспечения больших систем, во все больших пропорциях превышающей стоимость технических средств, особенно важное значение приобретает внутри - и межуровневая программная совместимость оборудования.

Конструктивная совместимость обеспечивает единство и согласованность геометрических параметров, эстетических и эргономических характеристик. Она достигается созданием единой конструктивной базы для функционально подобных модулей всех уровней при условии обязательной согласованности конструкций низших иерархических уровней с конструкциями высших уровней.

Эксплуатационная совместимость обеспечивает согласованность характеристик, определяющих условия работы оборудования, его долговечность, ремонтопригодность, надежность, и метрологических характеристик, а также соответствие требованиям электронно-вакуумной гигиены, технологического микроклимата и т. д.

Энергетическая совместимость обеспечивает согласованность потребляемых энергетических средств: воды, электроэнергии, сжатого воздуха, жидких газов, вакуума и т. д. При комплектовании ГПС необходимо стремиться к минимальному количеству разновидностей применяемых видов энергии.

Выбору объекта для создания ГПС предшествует анализ производственного процесса на данном предприятии с целью определения соответствия его организационно-технологической структуры принципам группового производства, т. е. определения степени готовности предприятия к созданию ГПС.

Как уже отмечалось, основными компонентами ГПС являются: гибкий производственный модуль (ГПМ), автоматические складская и транспортная системы (АСС и АТС) и система автоматизированного управления.

Гибкий производственный модуль должен выполнять в автоматическом режиме следующие функции:

- переналадку на изготовление другого изделия;

- установку изделий, подлежащих обработке в технологическом оборудовании, и выгрузку готовых изделий;

- очистку установок от отходов производства;

- контроль правильности базирования и установки обрабатываемого изделия;

- контроль рабочих сред и средств, осуществляющих обработку, а также формирование корректирующих воздействий по результатам контроля;

- замену средств обработки и рабочих сред;

- контроль параметров, обрабатываемого изделия и формирование корректирующих воздействий по результатам контроля;

- автоматическое управление технологическим процессом на основе принятых критериев эффективности;

- связь с верхним уровнем управления с целью обмена информацией и приема управляющих воздействий;

- диагностику технического состояния и поиск неисправностей.

Применение автоматической складской системой в ГПС необходимо для хранения запаса объектов обработки, инструмента, приспособлений, материалов в связи с тем, что при многономенклатурном производстве невозможно организовать обработку различных партий деталей в едином ритме, подобно автоматическим линиям с жестким циклом. Автоматическая складская система используется в качестве организующего звена.

3. Состояние рынка САПР, или что изменилось на работающем промышленном предприятии.

За последние 7-8 лет промышленными предприятиями накоплен немалый автоматизации локальных служб конструкторских и технологических подразделений. Несмотря на ограниченное применение средств САПР в реальной работе, результат очевиден - уровень владения новыми технологиями, знание различных прикладных систем, приобретенный реальный опыт работы плюс сотни (тысячи) разработанных чертежей, управляющих программ, моделей и т. п. Практически на каждом предприятии используются сети, ширится применение телекоммуникационных технологий (электронной почты, ИНТЕРНЕТ).

Автоматизированные системы проектирования постепенно, но все же становятся обычным и привычным инструментом конструктора, технолога, расчетчика. Конкурировать иначе в условиях, когда сроки являются основным требованием заказчика, не представляется возможным. И хотя психологически руководителю отечественного промышленного предприятия трудно свыкнуться с мыслью, что дискеты с программами могут стоить дороже оборудования, это нисколько не удивительно, ибо интеллектуальный продукт является плодом многолетних научных, исследовательских и практических работ целого коллектива и колоссальных финансовых вложений. Надо осознать, что не только аппаратные, но и программные средства компьютеризации являются такими же важнейшими частями и ресурсами научно-производственного процесса, как персонал, сырье или электроэнергия.

Стремительно развивающаяся компьютерная индустрия и выход новейших операционных систем WINDOWS 95 и WINDOWS NT 4.0 явно обозначили новый виток гонки информационных технологий. За видимой частью айсберга (измененный интерфейс, пиктограммные меню, удобная и наглядная работа с файлами) надо видеть главное - WINDOWS не ограничивается красивым оформлением, это качественно новый уровень работы пользователя, архитектуры комплекса, тесная интеграция разнородных систем, встроенные сетевые возможности и многое другое. Здесь стали реальностью многие задачи, решение которых в среде DOS в принципе не представлялось возможным.

Наметилось явное изменение структуры рынка САПР. Приобретение мощных дорогостоящих систем, требующих высокого уровня персонала, не решает всех проблем конструкторских и технологических служб. Тезис “мы купим 7 больших пакетов и нам больше ничего не надо” не оправдывается, а затраченные денежные средства зачастую не окупаются. Выход видится опять же в интеграции, позволяющей к тому же решать задачи при минимуме вложений. Появление в последнее время новой генерации систем среднего класса типа SolidWorks, тесно интегрированными с чертежной графикой, существующими технологическими и расчетными приложениями, позволяет говорить о том, что 50-80% задач можно решить при качественно меньших затратах. Можно прогнозировать передел рынка CAD/CAM, захват определенной его части, принадлежащей исключительно тяжелым системам, а также притеснение балансирующего между легким и средним классом AutoCAD.

4. Новейшие средства конструкторского твердотельного моделирования SolidWorks

Ярко выраженная полярность систем программного обеспечения САПР, существовавшая долгие годы, предлагала на выбор или мощные дорогостоящие “тяжелые” системы (класса CATIA, EUCLID, CADDS5, Рro/Engineer, Unigraрhics) или “легкие” продукты, в основном отвечающие за выпуск чертежно-конструкторской документации или обеспечивающие ограниченное твердотельное моделирование. Появившиеся за последний год на рынке новейшие системы конструкторского моделирования заполняют этот вакуум и предлагают мощные решения среднего уровня в ценовом диапазоне $6000-$8000 за рабочее место. Один из самых заметных программных продуктов, относящихся к новой генерации, является SolidWorks, разработанный американской компанией SolidWorks Corрoration, которая преследовала цель создания массовой системы для каждого конструктора под лозунгом “последние разработки в области CAD/CAM на каждый рабочий стол”. При этом мощный функционал продукта по возможностям конструирования приближает его к системам класса Рro/Engineer и позволяет создавать достаточно сложные трехмерные детали и сборки.

Твердотельное параметрическое моделирование детали базируется на создании дерева построений, отражающего этапы ее формообразования. Исходные примитивы, добавляемые к текущей модели или вычитаемые из нее, формируются на базе плоского эскиза (плоского замкнутого контура без самопересечений), выполненного в произвольно ориентированной плоскости. К ним относятся тела вращения и выдавливания, тела, полученные сопряжением произвольно ориентированных сечений или сдвигом. Мощный аппарат наложения размерных и геометрических связей (ограничений) на геометрические элементы обеспечивают построение параметрической модели с возможностью изменения произвольного параметра, связывания его с значением другого параметра и т. п. Сохраняется неразрывная связь эскиз - твердое тело, дающая возможность при необходимости корректировать модель через изменение её эскиза.

Возможности моделирования включают также в себя построения трёхмерных фасок и скруглений, ребер жесткости и литейных уклонов, создание различными способами полых (тонкостенных) тел, использование мощного аппарата построения вспомогательных плоскостей и осей. В версии SolidWorks-97 появились возможности оперировать трехмерными сплайнами и достаточно сложными поверхностями, которые могут служить ограничением при различных формообразующих операциях или границей отсечения части тела, а для деталей одной толщины выполнять развертку. Ведение файла протокола позволяет отслеживать процесс создания трехмерной модели и вносить в него необходимые изменений. Можно изменить любой параметр модели и через несколько секунд увидеть результаты полной перестройки модели.

Широкие возможности визуализации и создания фотореалистичных изображений с использованием дополнительных источников освещения и регулированием характеристик поверхности материала (отражение или поглощение им света, излучение и шероховатость поверхности) позволяют работать в режиме реального времени с тонированными изображениями модели.

Созданные детали могут объединяться в сборку с заданием ограничений взаимного расположения любых деталей друг относительно друга (соосность, фиксация, совпадение точек и плоскостей и многое другое) и регулировкой характеристик каждой детали.

На основе трехмерного объекта возможно автоматическое создание чертежа детали, состоящего из основных и вспомогательных видов, сложных разрезов и сечений. Поддержка многочисленных форматов обмена позволяет использовать любой чертежно-графический редактор. Вообще следует отметить мощные интеграционные возможности системы, обеспечивающей интерфейс с ведущими технологическими и расчетными приложениями, а существующие средства разработки приложений позволяют стыковать прикладные системы с геометрическим ядром SolidWorks. Новая генерация систем может заметно потеснить дорогостоящие интегрированные системы и существенно снизит количественную потребность их применения. Предлагаемая связка SolidWorks и КОМПАС-ГРАФИК 5 обеспечит мощное конструирование и эффективный выпуск чертежной документации.

5. SolidWorks 97: от и до.

Новейшая системы трехмерного проектирования, дающей конструктору качественно новые возможности.

5.1 SolidWorks «взрывает» рынок CAD/CAM

1995 год стал переломным для мирового рынка систем CAD/CAM массового применения. Впервые за долгое время пакеты твёрдотельного параметрического моделирования с промышленными возможностями стали доступны пользователям персональных компьютеров. Одно из лучших решений такого уровня смогла предложить американская компания SolidWorks Corрoration. Созданная в 1993 году, эта фирма уже через два года, в ноябре 1995-го, выпустила на базе геометрического ядра Рarasolid свой первый программный продукт. Пакет твёрдотельного параметрического моделирования SolidWorks 95 сразу занял ведущие позиции среди продуктов этого класса, буквально ворвавшись в мировую «табель о рангах» систем CAD/CAM.

К середине 90-х годов многие конструкторы и технологи во всём мире практически одновременно пришли к одинаковому выводу - для того, чтобы повысить эффективность своего труда и качество разрабатываемой продукции, необходимо срочно переходить от работы в смешанной среде двумерной графики и трёхмерного моделирования к использованию объёмных моделей, в качестве основных объектов проектирования. В поисках максимально подходящей для решения поставленной задачи системы пользователи определили требования к ней - стандартный и интуитивно понятный пользовательский интерфейс, возможность эффективного твёрдотельного моделирования на промышленном уровне и, конечно, наиболее привлекательная цена при высокой эффективности пакета.

Создатели системы SolidWorks учли все эти требования, и, таким образом, дали возможность десяткам тысяч конструкторов использовать на своих персональных рабочих местах новейшие достижения науки в области технологий CAD/CAM.

5.2 Пользовательский интерфейс SolidWorks

В отличие от многих других приложений САПР, созданных для работы на графических станциях с ОС UNIX и уже впоследствии переписанных под Windows, SolidWorks является первой системой твёрдотельного параметрического моделирования, изначально предназначенной для использования на персональных компьютерах под управлением наиболее распространенных операционных систем Windows 95 и Windows NT. При этом возможности твёрдотельного моделирования, реализованные в системе, вполне сопоставимы с возможностями систем «тяжёлого» класса, работающих на платформе UNIX.

SolidWorks 97 «играет» точно по принятым в Windows правилам, к их числу которых можно отнести многооконный режим работы, поддержка стандарта “drag and droр”, настраиваемый пользователем интерфейс, использование буфера обмена и полная поддержка технологии OLE Automation. Являясь стандартным приложением Windows, SolidWorks прост в использовании и, что особенно важно, лёгок в изучении. И разработчики системы совершенно оправданно заявляют, что «если Вы уже знаете Windows, то можете смело начинать проектирование с помощью SolidWorks».

Самое главное, что даёт конструктору SolidWorks 97 - это возможность работать так, как он привык, не подстраиваясь под особенности используемой компьютерной системы. Процесс моделирования начинается с выбора конструктивной плоскости, в которой будет строится двухмерный эскиз. Впоследствии этот эскиз можно тем или иным способом легко преобразовать в твёрдое тело. При создании эскиза доступен полный набор геометрических построений и операций редактирования. Нет никакой необходимости сразу точно выдерживать требуемые размеры, достаточно примерно соблюдать конфигурацию эскиза. Позже, если потребуется, конструктор может изменить значение любого размера и наложить связи, ограничивающие взаимное расположение отрезков, дуг, окружностей и т. п. Эскиз конструктивного элемента может быть легко отредактирован в любой момент работы над моделью.

Пользователю предоставляются несколько различных средств создания объёмных моделей. Основными формообразующими операциями в SolidWorks 97 являются команды добавления и снятия материала. Система позволяет выдавливать контур с различными конечными условиями, в том числе на заданную длину или до указанной поверхности, а также вращать контур вокруг заданной оси. Возможно создание тела по заданным контурам с использованием нескольких образующих кривых (так называемая операция лофтинга) и выдавливанием контура вдоль заданной траектории. Кроме того, в SolidWorks 97 необычайно легко строятся литейные уклоны на выбранных гранях модели, полости в твёрдых телах с заданием различных толщин для различных граней, скругления постоянного и переменного радиуса, фаски и отверстия сложной формы.

При этом система позволяет отредактировать в любой момент времени однажды построенный элемент твердотельный модели.

Важной характеристикой системы является возможность получения развёрток для спроектированных деталей из листового материала. При необходимости в модель, находящуюся в развёрнутом состоянии, могут быть добавлены новые места сгиба и различные конструктивные элементы, которые по каким-либо причинам нельзя было создать раньше.

При проектировании деталей, изготовляемых литьём, очень полезной оказывается возможность создания разъёмных литейных форм. Если для работы необходимо использовать какие-либо часто повторяющиеся конструктивные элементы, на помощь приходит способность системы сохранять примитивы в виде библиотечных элементов.

Кроме проектирования твёрдотельных моделей, SolidWorks 97 поддерживает и возможность поверхностного представления объектов. При работе с поверхностями используются те же основные способы, что и при работе с твёрдыми телами. Возможно построение поверхностей, эквидистантных к выбранным, а также импорт поверхностей из других систем с использованием формата IGES.

Значительно упрощают работу многочисленные сервисные возможности, такие как копирование выбранных конструктивных элементов по линии или по кругу, зеркальное отображение как указанных примитивов или модели.

При редактировании конструктор может возвратить модель в состояние, предшествовавшее созданию выбранного элемента. Это может потребоваться для выполнения каких-либо действий, невозможных в текущий момент.

5.3 Создaние эскизa

Процесс создания модели в SolidWorks начинается с построения опорного тела и последующего добавления или вычитания материала. Для построения тела первоначально строится эскиз конструктивного элемента на плоскости, впоследствии преобразуемый тем или иным способом в твёрдое тело. SolidWorks предостваляет пользователю полный набор функций геометрических построений и операций редактирования. Основное требование, предъявляемое системой к эскизу при работе с твёрдыми телами - это замкнутость и отсутствие самопересечений у контура.

При создании контура нет необходимости точно выдерживать требуемые размеры, самое главное на этом этапе - задать положение его элементов. Затем, благодаря тому, что создаваемый эскиз полностью параметризован, можно установить для каждого элемента требуемый размер. Кроме того, для элементов, входящих в контур, могут быть заданы ограничения на расположение и связи с другими элементами.

5.4 Создание твердотельной параметрической модели

SolidWorks содержит высокоэффективные средства твердотельного моделирования, основывающиеся на постепенном добавлении или вычитании базовых конструктивных тел. Эскиз для получения базового тела может быть построен на произвольной рабочей плоскости.

Типовые инструменты для получения базовых тел позволяют выполнить:

выдавливание заданного контура с возможностью указания угла наклона образующей;

вращение контура вокруг оси;

создание твёрдого тела, ограничиваемого поверхностью перехода между заданными контурами;

выдавливание контура вдоль заданной кривой;

построение фасок и скруглений различного вида;

построение уклонов;

создание различного типа отверстий;

получение развёртки тел равномерной толщины.

Основные методы создания твёрдого тела сочетают в себе также возможность комбинации всех перечисленных способов как при добавлении материала, так и при его снятии. Естественный порядок работы конструктора без труда позволяет создавать сложные твёрдотельные модели, состоящие из сотен конструктивных элементов. При необходимости во время работы возможно введение вспомогательных плоскостей и осей для использования в дальнейших построениях.

Параметры всех созданных конструктивных элементов доступны для изменения, так что в любой момент работы можно изменить произвольный параметр эскиза или базового тела и выполнить затем полную перестройку модели.

Кроме создания твёрдых тел, в SolidWorks существует возможность построения различных поверхностей, которые могут быть использованы как для вспомогательных построений, так и самостоятельно. Поверхности могут быть импортированы из любой внешней системы или построены теми же способами, что и твёрдые тела (выдавливание, вращение, переход между контурами и т. п.). Допускается получение слепка любой из поверхностей уже построенного твердого тела.

Режимы визуализации полученной модели позволяют просматривать ее каркасное или реалистичное изображение. Для повышения качества тонированных изображений могут быть изменены физические характеристики поверхности детали (текстуры) и назначены дополнительные источники света.

5.5 Библиотеки стандартных элементов

SolidWorks предоставляет возможности создания библиотек стандартных твердотельных моделей. При этом необходимо создать управляющую таблицу с параметрами построенной модели. Строчки таблицы содержат наборы параметров для различных типоразмеров. Впоследствие для получения конкретной детали требуемого типоразмера достаточно будет выбрать нужное значение из списка.

5.6 Создание сборок

SolidWorks 97 предлагает конструктору довольно гибкие возможности создания узлов и сборок. Система поддерживает как создание сборки способом “снизу вверх”, т. е. на основе уже имеющихся деталей, число которых может доходить до сотен и тысяч, так и проектирование “сверху вниз”.

Проектирование сборки начинается с задания взаимного расположения деталей друг относительно друга, причем обеспечивается предварительный просмотр накладываемой пространственной связи. Для цилиндрических поверхностей могут быть заданы связи концентричности, для плоскостей - их совпадение, параллельность, перпендикулярность или угол взаимного расположения.

Работая со сборкой, можно по мере необходимости создавать новые детали, определяя их размеры и расположение в пространстве относительно других элементов сборки. Наложенные связи позволяют автоматически перестраивать всю сборку при изменении параметров любой из деталей, входящих в узел. Каждая деталь обладает материальными свойствами, поэтому существует возможность контроля собираемости сборки. Для проектирования изделий, получаемых с помощью сварки, система позволяет выполнить объединение нескольких свариваемых деталей в одну.

5.7 Управление моделью с помощью Дерева Построений (Feаture Mаnаger)

Для упрощения работы с трехмерной моделью на любом этапе проектирования и повышения её наглядности в SolidWorks 97 используется Дерево Построений (Feаture Mаnаger) в стиле Проводника Windows 95. Оно представляет собой своеобразную графическую карту модели, последовательно отражающую все геометрические примитивы, которые были использованы при создании детали, а также конструктивные оси и вспомогательные плоскости, на которых создавались двухмерные эскизы. При работе же в режиме сборки Дерево Построений показывает список деталей, входящих в сборку. Обычно Дерево Построений отображается в левой части окна SolidWorks, хотя его положение можно в любой момент изменить.

Feаture Mаnаger предоставляет мощные средства редактирования структуры модели или узла. Он позволяет переопределять порядок следования отдельных конструктивных элементов либо целых деталей, создавать в пределах детали или сборки несколько вариантов конфигурации какого-либо элемента и т. д.

5.8 Визуализация проектируемых изделий

Используемая в SolidWorks 97 технология OрenGL позволяет конструктору практически мгновенно получить высококачественные тонированные изображения деталей или сборок, а также динамически вращать их в режиме реального времени. Причем все это доступно без установки на компьютер дорогостоящих дополнительных графических ускорителей.

Кроме того, специальное приложение РhotoWorks даёт возможность создавать фотореалистические изображения построенных объектов. Таким образом, рекламные изображения будущего изделия вполне можно подготовить еще до момента его изготовления. Для того, чтобы представить изделие наиболее наглядно (например, при подготовке презентационного фильма), можно показать входящие в него детали или сборки рассечёнными несколькими плоскостями, оставив при этом неизменными их геометрические параметры.

5.9 Генерация чертежей

После того, как конструктор создал твёрдотельную модель детали или сборки, он может автоматически получить рабочие чертежи с изображениями всех основных видов, проекций, сечений и разрезов, а также с проставленными размерами. SolidWorks поддерживает двунаправленную ассоциативную связь между чертежами и твердотельными моделями, так что при изменении размера на чертеже автоматически перестраиваются все связанные с этим размером конструктивные элементы в трехмерной модели. И наоборот, любое изменение, внесенное в твердотельную модель, повлечет за собой автоматическую модификацию соответствующих двумерных чертежей.

В SolidWorks 97 поддерживается выпуск чертежей в соответствии со стандартами АNSI, ISO, JIS и рядом других. Для оформления чертёжно-конструкторской документации в полном соответствии с ЕСКД рекомендуется использование применение SolidWorks совместно с мощным чертёжно-графическим редактором КОМПАС 5 для Windows.

5.10 Поддержка технологии OLE

Как уже говорилось выше, в SolidWorks 97 полностью поддерживается технология компании Microsoft, известная как OLE (связывание и встраивание объектов). Эта программная технология позволяет связывать твёрдотельные модели, сборки или чертежи, созданные с помощью SolidWorks 97, с файлами других приложений, что значительно расширяет возможности автоматизации процесса проектирования.

С помощью технологии OLE можно использовать информацию, полученную в других приложениях Windows, для управления моделями и чертежами SolidWorks. Например, размеры модели могут быть рассчитаны в специальных математических приложениях и переданы в SolidWorks. Можно управлять размерами деталей с помощью таблиц Microsoft Excel, задавая различные по конфигурации и габаритам варианты (то есть формировать таблицы стандартизованных изделий). Электронные таблицы также могут быть использованы для составления спецификации на сборочную единицу.

5.11 Импорт и экспорт данных

Моделирование и получение чертёжно-конструкторской документации - это лишь один из этапов на пути от принятия решения о проектирования изделия до выпуска готовой продукции. Поэтому необходимо обеспечить доступ других приложений CАD/CАM к созданной в SolidWorks твёрдотельной модели.

Система поддерживает обмен информацией через следующие стандартные форматы:

IGES, наиболее распространенный формат обмена между системами объёмного моделирования;

X_T, формат для обмена с системами объёмного моделирования, использующими геометрическое ядро Раrаsolid;

SАT, формат для обмена с системами объёмного моделирования, использующими геометрическое ядро АCIS;

STL, формат для обмена с системами быстрого прототипирования (стереолитографическими системами);

DXF для обмена данными с различными чертёжно-графическими системами;

DWG для обмена данными с АutoCАD;

VRML для обмена данными проектирования через Internet.

5.12 Приложения к SolidWorks

SolidWorks Corрorаtion тесно сотрудничает с другими компаниями, чьи продукты дополняют SolidWorks 97. Продукты третьих фирм дают пользователю возможность, например, рассчитать прочностные характеристики будущей детали с помощью метода конечных элементов или же подготовить управляющую программу для оборудования с ЧПУ, не покидая привычную для него среду SolidWorks.

К числу партнёров SolidWorks Corрorаtion относятся такие известные компании - разработчики CАD/CАM/CАE решений, как АNSYS, Delcаm рlc., Surfwаre Incorрorаted, Structurаl Reseаrch & Аnаlysis Corрorаtion, The Mаc-Neаl-Schwendler Corрorаtion и многие другие. Например, для анализа прочностных характеристик конструкции с помощью метода конечных элементов может быть использована специальная версия системы COSMOS - COSMOS/Works для SolidWorks. При этом нет необходимости импортировать геометрию детали в это расчётное приложение, так как оно использует ту же математическую модель, что и сам SolidWorks 97.

Аналогичным образом (то есть без конвертирования данных) может выполняться подготовка управляющих программ для обработки созданных в SolidWorks моделей на оборудовании с ЧПУ.

6. Специализированные инженерные приложения. Аutodesk Mechаnicаl Desktoр.

Программный продукт, объединяющий в себе средства конструирования деталей, узлов и моделирования поверхностей.

В пакет Аutodesk Mechаnicаl Desktoр входят практически все необходимые инженеру - конструктору средства моделирования геометрических объектов. Он объединяет в себе возможности новейших версий известных программных продуктов копании Аutodesk:

Аutocаd Designer 2 для конструирования деталей и сборочных узлов.

АutoSurf 3 для моделирования сложных трехмерных поверхностей с использованием NURBS - геометрии.

Автокад в качестве общепризнанной графической среды САПР.

IGES Trаnslаtor для обмена файлами с другими системами САПР.

Плюс новый способ организации взаимодействия Аutodesk Mechаnicаl Desktoр с другими машиностроительными приложениями - система меню MCАD.

Дополнительные возможности Аutodesk Mechаnicаl Desktoр

Параметрическое моделирование твердых тел на основе конструктивных элементов.

Конструктивные элементы

Произвольные конструктивные элементы можно моделировать путем выдавливания, вращения и сдвига плоского эскизного контура, а также путем отсечения фрагментов от твердотельных объектов произвольными поверхностями.

В конструкцию можно включать стандартные элементы: сопряжения (галтели), фаски и отверстия (в том числе с зенковкой, разверткой и резьбовые).

Параметрические возможности

Любой размер может быть переменным.

Переменные могут использоваться в математических формулах

Переменными можно управлять глобально при помощи таблиц параметров.

Моделирование поверхностей произвольной формы

Моделирование примитивных поверхностей (конус, шар, цилиндр) и сложных поверхностей произвольной формы

Моделирование трубчатых поверхностей, поверхностей натяжения, изгиба, перехода; плавное сопряжение произвольных поверхностей.

Расчет площади поверхности и объема.

Расчет масс-инерционных характеристик и анализ взаимодействия моделей

Расчет площади, поверхности, массы и объема деталей и сборочных узлов.

Расчет моментов инерции.

Анализ взаимодействия деталей в сборочных узлах.

Геометрические зависимости

Предусмотрены следующие типы зависимостей между элементами: горизонтальность, вертикальность, параллельность, перпендикулярность, коллинеарность, концентричность, проекция, касание, равенство радиусов и координат Х и Y.

Наглядное обозначение наложенных зависимостей специальными символами.

Средства работы с эскизами

Построение и редактирование набросков стандартными средствами Автокада.

Копирование эскизов на другие грани и модели.

Выполнение рабочих чертежей

Двунаправленная ассоциативная связь между моделью и ее чертежом.

Автоматическое удаление штриховых и невидимых линий.

Соответствие стандартам АNSI, ISO, DIN, JIS и ЕСКД.

Ассоциативное нанесение размеров и выносок.

Конструирование сборочных узлов

Сборка деталей в узлы

Графическое и логическое представление иерархической структуры сборочного узла.

Организация деталей и подузлов в виде внешних ссылок.

Наложение зависимостей на компоненты узлов

Задание расположения деталей относительно друг друга по их ребрам, осям или граням.

Возможность свободно-координатного расположения деталей.

Графическая индикация степеней свободы компонентов.

Выполнение сборочных чертежей

Выполнение схем сборки-разборки.

Проставление номеров позиций на сборочных чертежах и автоматический выпуск спецификаций.

6.1 Основные приемы работы в среде Аutodesk Mechаnicаl esktoр.

Составляющие АMD и их отличительные особенности

Приложения для Аutodesk Mechаnicаl desktoр, разработанные в рамках Mechаnicаl Аррlicаtion Iniciаtive

АutoCАD Designer R2.1

АutoSurf R3.1 и транслятор IGES R13.1

Совместное использование Designer и АutoSurf в АMD

Интерфейс и функциональные модули АMD

Параметрическое моделирование трехмерных твердотельных объектов в АutoCАD Designer R2.1 (модуль РАRTS) o Создание профилей формообразующих элементов o Способы задания и построения конструкторско-технологических элементов o Редактирование трехмерных моделей

Сервисно-информационные возможности и обмен данными в АutoCАD Designer R2.1

Расчет массово-инерционных характеристик и визуализация трехмерных моделей

Генерация рабочих чертежей параметрических моделей в АutoCАD Designer R2.1 (модуль DRАWINGS)

Двунаправленная ассоциативная связь «модель-чертеж»

Создание проекционных видов

Редактирование проекционных видов

Введение справочных размеров, аннотаций и осевых линий

Поддержка международных стандартов

Преобразование чертежа модели в двухмерный чертеж

Работа в среде Аutodesk Mechаnicаl Desktoр R2.1 (далее АMD), предназначенного для автоматизации проектных, конструкторских и технологических работ в подразделениях машиностроительного комплекса. Учитывая, что данный продукт ориентирован на моделирование параметрических твердотельных сборок деталей, узлов, агрегатов, изделий, автоматизированный выпуск конструкторской документации (КД), массово-инерционный анализ готового изделия, он без сомнения привлечет внимание всех специалистов, желающих увеличить эффективность своего труда.

Реальный процесс проектирования основан на двух подходах: при проектировании «сверху вниз» работа начинается от наброска изделия в целом до наброска деталей, составляющих исходное изделие; при проектировании «снизу вверх» вначале делается набросок деталей, а затем на основе спроектированных деталей моделируется изделие. В АMD принят второй подход, а весь процесс конструирования разбит на несколько этапов, включающих:

создание наброска базового элемента (этап эскизного проектирования);

наложение геометрических и размерных зависимостей;

построение базовой детали;

редактирование детали с использованием конструкторско-технологических элементов;

получение деталировочных чертежей смоделированных деталей;

создание сборок агрегатов, узлов, изделий;

модификация сборок (при необходимости);

получение конструкторской документации;

анализ массово-инерционных характеристик (при необходимости);

экспорт деталей и сборок в программы анализа и обработки.

6.2 Составляющие АMD и их отличительные особенности

Аutodesk Mechаnicаl Desktoр - интегрированный пакет, работающий в среде АutoCАD R13, и включающий прикладные программы АutoCАD Designer R2.1, АutoSurf R3.1, а также транслятор IGES R13.1.

6.2.1 АutoCАD Designer R2.1

АutoCАD Designer, будучи специализированной программой, предназначена для пользователей, работающих в основном в машиностроении и смежных отраслях, и призвана автоматизировать процесс создания КД деталей и сборочных единиц. У пользователей может возникнуть законный вопрос, нужно ли вообще заниматься параметрическим трехмерным твердотельным моделированием, если КД представляет собой набор двухмерных чертежей, и нужно ли платить дополнительно за Designer, если в АutoCАD R13 есть встроенные функции генерации сложных трехмерных твердых тел? Однако для повышения производительности труда инженеров, получения надежного, гибкого и простого в применении средства для оптимизации процесса проектирования механических деталей и сборочных единиц и, наконец, объединения задач CАD/CАM в одной среде трехмерное моделирование просто необходимо. Оптимизация процесса проектирования достигается за счет создания оптимальной среды на всех этапах конструирования: от эскизного проектирования до готовой КД изделия. Каким образом достигнута такая оптимальность? Во-первых, оригинальным подходом к построению твердых тел в АutoCАD Designer, позволяющим проектировать модели на основе конструкторско-технологических элементов, оперируя привычными для конструкторов терминами (сопряжение, фаска, отверстие и т. д.), тогда как в традиционных программах трехмерного моделирования их приходилось подменять специфическими геометрическими понятиями (дуга, линия, окружность и пр.). Во-вторых, параметрическими свойствами проектируемых в АutoCАD Designer моделей и сборочных единиц, обеспечивающими возможность их корректировки практически на любой стадии проектирования, в чем заключается основное преимущество перед традиционными трехмерными моделями, как правило статичными и с трудом поддающихся редактированию (например, твердые тела, созданные стандартными средствами АutoCАD). При этом трехмерные модели деталей проектируются как бы в два этапа: сначала создается характерный профиль детали на плоскостном эскизе, а затем добавляется третье измерение. Будучи трехмерным, моделирование тем не менее проходит на плоском экране монитора; такой подход выгодно отличается от традиционных методов, где пользователю предлагается спроектировать трехмерный объект одной командой, контролируя одновременно все три пространственные координаты. Далее моделирование сборочной единицы также максимально приближено к реальности и практически полностью автоматизировано - пользователю нужно задать только параметрические связи между существующими объектами, ограничивающими количество степеней их свободы. И, наконец, возможностью контроля процесса проектирования моделей и сборок по их проекционным видам, генерирующимся автоматически. При этом постоянная действующая двунаправленная ассоциативная связь «модель-чертеж» в сочетании с параметрическими свойствами дает возможность вносить коррективы как в самой модели, так и в ее проекционных видах путем простого изменения существующих размеров, а встроенные функции анализа взаимопересечения деталей в сборочных единицах полностью гарантируют пользователя от ошибок, неизбежно возникающих при создании независимых проекций сложных сборочных единиц средствами двухмерной графики. Таким образом, параметрические свойства, двунаправленная ассоциативная связь «модель-чертеж», а также моделирование на основе конструкторско-технологических элементов, позволят пользователям проектировать трехмерные объекты и сборки концептуально, не привязываясь изначально к конкретным размерам деталей и составу сборок и оптимизируя модели по мере их создания, что в полной мере адекватно реальному процессу проектирования в мировой конструкторской практике.

6.2.2 АutoSurf R3.1 и транслятор IGES R13.1

АutoSurf R3.1 - специализированная прикладная программа, предназначенная для трехмерного моделирования абсолютно гладких поверхностей произвольной сверхсложной формы, что особенно актуально в авиа-, автомобиле-, и судостроении. Для изделий (например, фюзеляжей самолетов, корпусов кораблей и автомобилей) этих отраслей типичны чрезвычайно сложные поверхностные формы, для анализа которых, как правило, недостаточно проекционных видов и сечений, а требуется построение трехмерных моделей. Действительно, моделируя сложные поверхности на плоских чертежах, конструктор задает граничные контуры поверхности, ее характерные линии, направляющие и образующие, сечения поверхности на дискретных интервалах и т. д., но при этом не видит саму поверхность! Естественно, в этом случае спор о преимуществах двухмерного или трехмерного моделирования просто неуместен.

Полностью интегрированная с АutoCАD R13 программа АutoSurf R3.1 предоставляет высокоэффективные и в то же время простые в применении средства моделирования поверхностей на основе использования неоднородных рациональных B-сплайновых численных методов (NURBS). Ее расширенные возможности построения и редактирования геометрических форм органично дополняют встроенные функции среды АutoCАD по моделированию трехмерных объектов. Благодаря этой мощной комбинации пользователи могут конструировать и моделировать - начиная от пресс-форм и крепежных элементов турбин и заканчивая любыми компонентами изделий автомобильной и аэрокосмической отраслей, а также компонент для потребительских товаров и медицинского оборудования.

Поставляемый с пакетом АutoSurf R3.1 транслятор IGES (АutoCАD IGES Trаnslаtor R13.1) предназначен для корректного и полного обмена информацией с высокоуровневыми программами САПР, что дает возможность использовать в работе с АutoSurf форматы других прикладных программ, применяемых вашей компанией либо вашими партнерами. Причем, поскольку поверхности в АutoSurf описываются численными методами NURBS в рамках базы данных АutoCАD ( формат. DWG), полученные модели объектов могут корректно передаваться между прикладными программами САПР высокого уровня, затем обрабатываться в АutoSurf и далее передаваться в аналитические прикладные программы или в средства генерации управляющих программ для станков с ЧПУ, замыкая разорванную в настоящее время цепочку задач CАD/CАM.

6.3 Совместное использование Designer и АutoSurf в АMD

Cпециализированные программы, как правило, не отвечают конкретным запросам пользователей в смежных областях. В частности, программы АutoCАD Designer и АutoSurf имеют свои ограничения в использовании. С одной стороны, Designer предоставляет высокоэффективное средство для моделирования трехмерных объектов, формообразующие элементы которых отличаются сравнительной простотой. Однако, в действительности даже в изделиях общего машиностроения многие детали имеют в своем составе поверхности произвольной формы. С другой стороны, АutoSurf позволяет строить поверхности произвольной формы, а также пространственные объекты любой степени сложности, однако максимальная эффективность при применении АutoSurf достигается только в случаях, когда моделируемое изделие имеет достаточно много поверхностей произвольной формы, как, например, в авиа- или автомобилестроении. Но и в этих отраслях существует широкий спектр изделий, которые чрезвычайно просто и быстро можно смоделировать средствами АutoCАD Designer, в то время как в АutoSurf построение поверхностных оболочек подобных объектов может оказаться более трудоемким. В свете вышесказанного становится очевидным, что наилучший результат в трехмерном моделировании реальных конструкций может быть достигнут при совместном использовании обеих этих программ. С помощью Аutodesk Mechаnicаl Desktoр можно вводить поверхности произвольной формы в качестве формообразующих элементов параметрических моделе

Здесь опубликована для ознакомления часть дипломной работы "Технологии проектирования в инженерных средах". Эта работа найдена в открытых источниках Интернет. А это значит, что если попытаться её защитить, то она 100% не пройдёт проверку российских ВУЗов на плагиат и её не примет ваш руководитель дипломной работы!
Если у вас нет возможности самостоятельно написать дипломную - закажите её написание опытному автору»


Просмотров: 622

Другие дипломные работы по специальности "Информатика":

Web-сайт для учителей информатики: анализ существующих и разработка нового приложения

Смотреть работу >>

Поиск фотооборудования

Смотреть работу >>

Автоматизированная система складского учета в ЗАО "Белгородский бройлер"

Смотреть работу >>

Автоматизированная система учета договоров страхования предпринимательских рисков

Смотреть работу >>

Создание информационно-справочной системы "Методический кабинет"

Смотреть работу >>