Примеры конструкторских САПР и их проектирующих подсиситем

Рассмотрим применяемость различных компонент САПР на разных этапах КТПП.

Этап конструирования (применяются системы типа CAD и САЕ) предполагает объемное и плоское геометрическое моделирование, инженерный анализ на расчётных моделях вы­сокого уровня, оценку проектных решений, получение чертежей.

Системы, используемые для анализа и оценки функциональных свойств проектируемых объектов, охватывают ши­рокий круг задач моделирования упруго-напряженного, деформированного, те­плового состояния, колебаний конструкции, стационарного и нестационарного газодинамического и теплового моделирования. Наиболее распространены САЕ-системы, использующие решение систем дифференциальных уравнений в част­ных производных методом конечных элементов (МКЭ). Они делятся на универ­сальные системы анализа с использованием МКЭ и специализированные. Наиболее известны такие универсальные системы, как Nastran, Ansys и другие, позволяющие вы­полнять различные виды анализа на распределенном уровне. Специализиро­ванные системы МКЭ ориентированы на конкретные виды анализа. Примерами таких систем могут служить пакеты Flotran, Fluid, предназначенные для моде­лирования гидрогазодинамических процессов, OPTRIS - для моделирования деформаций.

Этап технологической подготовки производствапредполагает разработ­ку технологических процессов, технологической оснастки, управляющих про­грамм (УП) для оборудования с ЧПУ. Сюда входит задача разра­ботки технологической документации, доводимой до рабочих мест и регламентирующей процесс изготовления детали. Описание обработки на оборудовании с ЧПУ в виде управ­ляющих программ генерируется при помощи систем автоматизированного управления произ­водственным оборудованием, известных как САМ (computer-aided manufacturing).

В зависимости от функциональных возможностей, набора модулей и структурной организации CAD/CAE/CAM системы можно условно разделить на "легкие" и "тяжелые" (Рис. 2.6).

Рис. 2.6 – Классы САПР.

"Легкие" САПР . Это первый в сложившемся историческом развитии класс САПР. Они, как правило, использу­ются на персональных компьютерах отдельными пользователями и обеспечивают трехмерное моделирование сборок средней сложности (примерно до 500 деталей). Такие систе­мы достигли в последнее время высокого уровня совершенства. Они просты в использовании, содержат множество библиотек стандартных элементов, поддерживают различные стандарты оформления графической до­кументации, позволяют проектировать большинство дета­лей общего машиностроения, сборочные единицы среднего уровня сложности, выполнять совместную работу группам конструкторов. В таких системах воз­можно производить анализ пересечений и зазоров в сборках

Такие САПР, как Компас, SolidEdge, SolidWorks, Inventor позволяют решать до 80% типичных машиностроительных задач, не при­влекая мощные и дорогие CAD/CAM системы тяжёлого класса.

"Тяжёлые" САПР . Такие системы предоставляют полный набор интегрированных средств проектирования, производства, анализа изделий. В эту категорию систем попадают CATIA, Unigraphics, Pro/ENGINEER, EUCLID, Cimatron. Они используют мощные аппаратные средства: как правило, это графические рабочие станции с операционной системой UNIX.

Системы тяжёлого класса позволяют решать широкий спектр конструкторско-технологических задач. Кроме функций, доступных системам среднего класса, тяжёлым CAD/CAM системы доступно:

- проектирование деталей самого сложного типа, содержащих очень слож­ные поверхности;

- выполнение построения поверхностей по результатам обмера реальной детали (восстановление модели по так называемому облаку точек), выполнения сглаживания поверхностей и сложных сопряжении;

- проектирование массивных сборок, состоящих из тысяч элементов и требующих тщательной компоновки и содержащих элементы инфраструктуры (кабельные жгуты, трубопроводы);

CAD/CAE/CAM системы и системы класса PDM позволяют организовать параллельное проектирование - коллективный режим работы над проектом, когда одновременно большое количество специалистов работает над различ­ными частями и стадиями проекта изделия как в рамках одной организации, так и в рамках виртуальной корпорации (с распределёнными смежниками). Все это дает новое качество - проектирование и изготовление превращается в виртуальную технологию изготовления компьютерного макета изделия.

3. Математические модели в задачах
конструкторского проектирования

Проектирование новых видов и образцов машин, оборудования, устройств, аппаратов, приборов и других изделий представляет сложный и длительный процесс, включающий в себя разработку исходных данных, чертежей, технической документации, необходимых для изготовления опытных образцов и последующего производства и эксплуатации объектов проектирования.

Представления о сложных технических объектах в процессе их проектирования разделяются на аспекты и иерархические уровни. Аспекты характеризуют ту или иную группу родственных свойств объекта. Типичными аспектами в описаниях технических объектов являются: функциональный, конструкторский и технологический. Функциональный аспект отражает физические и информационные процессы, протекающие в объекте при его функционировании. Конструкторский аспект характеризует структуру, расположение в пространстве и форму составных частей объекта. Технологический аспект определяет технологичность, возможности и способы изготовления объекта в заданных условиях.