5.2 Двухмерное проектирование с помощью системы AutoCad
AutoCAD (рис. 17) впервые появился в СССР к концу 80-х годов XX века вместе с появлением первых персональных компьютеров и очень быстро завоевал популярность. Это объяснялось несколькими причинами, главной из которых следует отметить, что все конструкторы привыкли работать с кульманом: чертить линии, отрезки и дуги, а обычная начертательная геометрия и черчения стали основой ядра среды AutoCAD. Отсюда и произошло прозвище AutoCAD и подобных ему систем: “электронный кульман”. Однако, не смотря на кажущуюся простоту, появившись на свет в 1982 году, AutoCAD во многом изменил отношение к САПР как с точки зрения пользователя, так и, что более важно, с точки зрения разработчиков. Системы автоматизации проектирования представляют собой, прежде всего инструмент, упрощающий и ускоряющий работу конструктора. Во вторых, это технология, обеспечивающая быстрое и качественное получение результата. Здесь следует отметить, что оба эти принципа были заложены в AutoCAD еще в первых его версиях, что обеспечило дальнейший рост популярности этой системы.
На первых этапах система AutoCAD решала следующие три задачи, с которыми конструктор сталкивается каждый день: проектирование изделий, оформление чертежей, их модификация. С появлением языка программирования AutoLISP система AutoCAD весьма расширила свои возможности. Каждая новая версия AutoCAD приносит что-то новое в процесс проектирования. В качестве примера можно привести появление в 11-ой версии программы мощных возможностей трехмерного моделирования. На воронежском ЗАО “Тяжмехпресс” AutoCAD стал стандартом проектирования с появлением 10-ой версии и с первых шагов его освоения ставилась задача получить от внедрения системы максимальный результат. Жесткие контрактные сроки поставки и высокие требования к качеству механических прессов привели к необходимости поиска новых подходов к организации конструкторско-технологической подготовки основного производства на ЗАО ”Тяжмехпресс”.
Все началось традиционно: с автоматизации оформления чертежа за счет разрабатываемого на AutoLISP программного сервиса и стандартизации структуры DWG-файла, чем занимался и занимается специально созданный в Головном конструкторском бюро Технического управления отдел САПР. При этом скорость работы в AutoCAD-е с развитием программ постепенно возрастала. Следующим шагом стало создание интерфейса AutoCAD и разработанной в отделе САПР программы заполнения спецификации, которая работает как в автоматическом, так и в ручном режиме. Но это не меняло и не до сих пор не меняет в принципе ситуацию “электронного кульмана”, не смотря даже на то, что для описания унифицированных деталей использовались параметризация макроописаний контуров деталей с использованием таблиц параметров. Построение контуров деталей производится в среде AutoCAD в автоматизированном режиме.
Рис. 16 Интерфейс системы AutoCAD
5.3 Параметрическое проектирование с применением системы SolidWorks
SolidWorks (рис. 17) – это система автоматизированного проектирования, использующая графический интерфейс Microsoft Windows. Эта система позволяет конструкторам быстро отображать свои идеи в эскизе, экспериментировать с элементами и размерами, а также создавать модели и подробные чертежи. Модель SolidWorks состоит из деталей, сборок и чертежей. Окна документов SolidWorks имеют две панели: 1) Дерево проектирования FeatureManager, в котором отображается структура детали, сборки или чертежа; 2) Графическая область, в которой выполняются различные операции над деталью, сборкой или чертежом. Основой построения трехмерной модели детали в SolidWorks является двумерный эскиз, после построения и образмеривания которого модель можно получить несколькими способами: 1) методом вращения; 2) методом выдавливания; 3) метод построения деталей по сечениям; 4) построение детали по траектории.
Построения деталей цилиндрической формы в системе твердотельного моделирования SolidWorks проще и эффективнее строить методом вращения контура детали относительно оси симметрии. В последствии вносятся дополнительные изменения в модель посредством редактирования угла вращения детали, направления, а также эскизного контура. Спроектированные данным образом детали используются для более сложного построения поверхностной геометрии модели.
Метод построения по сечениям, а также построение внутренних поверхностей по плоскостям основан на создании ряда плоскостей с эскизами, каждый из которых соответствует сечению проектируемой модели. Метод используется в основном в тех случаях, когда деталь явно спроектирована быть не может. Нет необходимой геометрии для построения. Поэтому на чертежах выполняют ряд последовательных сечений, по которым впоследствии формируется деталь.
Основным элементом при построении по траектории является траектория, которой происходит вытягивание контура детали. Траектория строится на плоскости как эскиз, а формирование твердотельной модели происходит при объединении двух эскизов – профиля детали и линии, по которой этот профиль проходит.
Рис. 17 Интерфейс системы SolidWorks
Кроме этого, с помощью SolidWorks можно создавать трехмерные эскизы. В трехмерном эскизе объекты существуют в трехмерном пространстве; они не связываются с определенными плоскостями эскизов. Главной задачей конструктора является разработка рабочих чертежей изделия. Поэтому для проектируемых трехмерных деталей и сборок SolidWorks позволяет создавать двухмерные чертежи. Обычно чертеж состоит из нескольких видов, сгенерированных из модели. Виды также можно создавать из существующих видов. Например, разрез создается из существующего чертежного вида. Детали, сборки и чертежи являются связанными документами; при внесении любых изменений в детали или сборки документ чертежа также изменяется.
В документы детали и сборки можно добавлять различную необходимую информацию по оформлению моделей, а именно размеры, заметки, обозначения и т.д. Затем можно импортировать размеры и примечания из модели в чертеж.
Вопросы для самоподготовки
Что включает в себя понятие машинная графика ?
Что является результатом работы большинства современных САПР ?
Чем обеспечиваются САПР, предназначенные для автоматизации чертежно-графических работ ?
Для чего предназначена система AutoCAD ?
На каких принципах основывается работа системы SolidWorks ?
Лекция №6
Виртуальное производство. Характеристики и основные принципы работы САПР
технологических процессов обработки
металлов давлением
Теоретические вопросы:
6.1 Виртуальное производство
6.2 Предпосылки автоматизации проектирования технологических процессов
6.3 Математическое обеспечение виртуального производства
6.1 Виртуальное производство
С самого начала работа, связанная с автоматизацией различного рода расчетов при проектировании технологических процессов стала возможна благодаря интенсивному развитию и применению ЭВМ во всех сферах производства. Автоматизация проектирования технологических процессов и оснастки горячей объемной штамповки сокращает сроки и себестоимость проектирования, высвобождает инженеров-технологов от ручного труда при выполнении типовых проектных расчетов и графических работ.
Но, несмотря на развитые математические инструменты до появления в середине 90-х гг. ХХ века достаточно мощных ЭВМ методики проектирования базировались в большинстве случаев на дорогостоящих и длительных экспериментах, обработка данных которых производилась с применением весьма упрощенных аналитических зависимостях.
Постепенное появление развитого программного обеспечения дало возможность проводить исследования напряженно-деформированное состояние заготовок и инструмента, основанных на линейных и нелинейных алгоритмах FEA, стали внедряться на передовых предприятиях. Использование программного обеспечения рассматриваемого класса, кроме очевидных преимуществ, в большинстве случаев позволяет получать процессы с оптимальными характеристиками.
И, исходя из вышеописанных предпосылок, в последнее десятилетие начала выстраиваться цепочка сквозного автоматизированного проектирования: разработка геометрической модели изделия - разработка геометрических моделей формообразующих поверхностей - компьютерное моделирование технологических процессов - изготовление пробного серийного инструмента на станках с ЧПУ - эксперимент - производство.