История на развитието на системите за автоматизирано проектиране. Опит в внедряването на CAD системи в местни предприятия в машиностроителната индустрия
Системата за автоматизирано проектиране на технологични процеси (CAD TP) представлява набор от инструменти за автоматизация на дизайна, взаимосвързани с необходимите отдели на проектантската организация или екип от специалисти (потребители на системата), извършващи компютърно проектиране.
Основната област на приложение на CAD TP е машинно производство с различна степен на автоматизация. Разрешено е използването на системата за автоматизирано разработване на технологични процеси за щамповане на ламарина, заваряване, монтаж и други, както и използването на системни средства за решаване на различни приложни задачи (икономически, информационно-извличащи и др.).
Основният изходен продукт на CAD TP е TP библиотеката, която е несистематизиран набор от TP файлове. В бъдеще ще бъде разработена банка за технологични процеси (TPB), т.е. ще бъде насочена към „безхартиена“ технологична документация. FTP е набор от информационни модели на индивидуални (единични), стандартни и групови TP. TP Information Model (ITMP) е набор от специално организирани данни, които съдържат цялата информация за TP, чийто състав се определя от съответните стандарти. Освен това в IMTP се съхранява информация, предназначена за използване от самия CAD TP, както и други свързани автоматизирани системи за технологична подготовка и управление на производството.
CAD TP осигурява автоматично изготвяне на текстови технологични документи в съответствие със стандартите ESTD-2 и управляващи програми във формат на CNC системи.
CAD TP осигурява повишаване на производителността на технолозите за разработване на TP и програми за управление от 3...10 пъти, в някои случаи до 50 пъти.
Състав на системата. CAD TP представлява комплекс от софтуерни и информационни средства за поддръжка. При разработването на системата фокусът беше върху създаването на инструменти (структуриран набор от софтуер) за разработване на конкретни CAD TP. Тези инструменти позволяват разработването на CAD TP от експерти по темата (технолози), които нямат задълбочени познания в областта на програмирането. Такива възможности се предоставят от специално разработен език от технологични алгоритми и език за описание на данни.
CAD TP инструменти са разработена система за програмиране, проблемно ориентирана за технологични CAD системи, която включва редица подсистеми:
преводач от езика на технологичните алгоритми;
система за подготовка на база данни:
описание на данните в интерактивен режим;
описание на данните в пакетен режим;
преводач на таблица на база данни;
извличане на таблици от бази данни;
добавяне на таблици към изходната база данни;
създател на база от знания, предназначен да създава и модифицира база от знания;
редактор на връзки, предназначен да създава връзки (под формата на адреси на таблици и колони) на базата от знания с информационния модел на технологичния процес (IMTP) и с базата данни;
IMTP еквалайзер, който прави възможно използването на предварително проектиран TP при промяна на IMTP нагоре;
подсистема за онлайн преглед на резултатите от проектирането;
подсистема за проверка на структурата на ТП;
подсистема за графичен дисплей, предназначена за графичен контрол на резултатите от дизайна;
система за изпълнение, използвана за внедряване на алгоритми на база знания;
Дебъгер на системата за изпълнение (за отстраняване на грешки в програми, написани на езика на технологичните алгоритми).
Не е изключена възможността за използване на инструменти в различни свързани приложни задачи.
Основният комплект на системата се състои от информационна поддръжка за база данни (БД) и база от знания (БЗ).
2. Автоматизиране на изчисленията на условията на рязане
За обработка на всяка от повърхностите на частите в случай на използване на машини с ЦПУ е необходимо да се изчислят траекториите на движение на инструментите.
Очевидно е, че в този случай е необходимо да се осигури зададената точност на обработваните повърхности с минимални разходи, като се вземат предвид технологичните възможности на машината и инструмента. За струговане в общия случай е необходимо да се определи траекторията на инструмента, подаването му и скоростта на шпиндела на машината.
След това на 2-ри етап се определят режимите на обработка. Търсенето се извършва с цел постигане на минимални разходи за повърхностна обработка.
Намиране на оптимален режим на рязане:
За да се изчислят условията на рязане, първо трябва да се знаят траекториите на инструментите и характеристиките на качеството на повърхността на частите. Търсенето на оптимални режими може да се извърши с известни математически зависимости между режимите на обработка, действащите сили, качеството и надеждността на частите и ограниченията в машинната система по отношение на здравината на нейните елементи, мощността на задвижването и диапазоните на допустимите подавания и обороти . В противен случай оптимизацията чрез режими на обработка не е осъществима и те се избират въз основа на препоръчани експериментални данни с помощта на компютърни системи за извличане на информация.
За да намерите оптимални условия за повърхностна обработка, най-лесно е да използвате методите на линейно програмиране. Това се дължи на факта, че съществуващите ограничения и целевата функция се свеждат до линейни зависимости чрез логаритъм.
Известно е, че оптимизирането на режимите на рязане позволява използването на по-производителни режими в сравнение със стандартните. Използването на оптимални условия на рязане ви позволява да увеличите производителността на труда с 5-7%, а в някои случаи и повече. В условията на единично и дребномащабно производство, което е типично за инструментостроенето, работата по оптимизиране на условията на рязане обикновено не се извършва. Икономическият ефект, получен от оптимизиране на условията на рязане при обработка на малки партиди от детайли, е малък и най-често не може да компенсира разходите за оптимизация. Следователно опитен работник обикновено емпирично избира режими на рязане, които му позволяват да постигне максимална производителност на труда за дадено качество на продукта. В същото време оптимизирането на условията на рязане, извършено в CAD TP, позволява на работника да намали периода на настройка на машината за оптимална производителност, което е особено важно при обработка на малки партиди части на скъпо CNC металорежещо оборудване.
Нека разгледаме накратко принципите за оптимизиране на условията на рязане. За да се определят условията на рязане, е необходимо да има математически модел на процеса на обработка, т.е. има система от уравнения, която свързва V, S и t с параметрите на системата СПИН. За първи път такъв модел е предложен от проф. Г.К. Горански. Моделът е система от неравенства. Всяко неравенство изразява известно ограничение на диапазона от допустими условия на рязане. Например, ограничения за допустимата скорост на рязане, допустимата грапавост на повърхността и т.н.
Автоматизация на технологичните норми на време
Нормирането на технологичния процес се състои в определяне на стойността на работното време Tsh за всяка операция. По-долу е даден алгоритъм за един от често срещаните случаи на последователна обработка на повърхности на части на металорежещи машини.
Легенда: t устата ,T отстранени - време за монтаж и демонтаж на детайла на машината; T аз - време за изпълнение на i-тия преход; T Да се - време за изпълнение на операцията; СЪС Да се - броя на повърхностите и елементите на детайлите, обработени в операцията; P, S са междинни променливи. Времето за част включва времето за монтаж, времето за премахване и времето за преход. Алгоритъмът (Фигура 2.1) осигурява обработка на информация за дадена последователност от TP. Знак за край на вектор С е нулевата стойност на последния компонент. Анализът в края на вектора се извършва с помощта на 5-та стъпка на алгоритъма. Натрупването на работно време за всяка операция се извършва чрез стъпки 7-11. Променливата P служи като брояч за броя на преходите в операцията. Първоначалната стойност P се избира от вектор C с помощта на действие 6. Времето на парче се изчислява за всяка от операциите TP. Технологът има възможност въз основа на получените резултати да промени състава на операциите, използвайки вектор С. Ориз. 2.1. Схема на алгоритъма за изчисляване на работното време автоматизирано технологично рязане 3. Подгответе изходни данни за разработване на TP MO
Началната част е стъпаловиден вал. Материал Стомана 45 ГОСТ 1050-88 Заготовка - коване Производство - средномащабно Операция по снабдяване Нарязване на детайла до необходимата дължина Оборудване - циркулярна копирна машина 8G642 Оборудване - зам Режещ инструмент - фреза Скица: Операция: завъртане и точкуване Груба и довършителна обработка на външни цилиндрични повърхности с допуск за шлайфане, рязане на краища, скосяване. Режещ инструмент: Проходна фреза с механично закрепване на плоча от твърда сплав, дясна 2103-0713 ГОСТ 20872-80 Фреза проходна с механично закрепване на плоча от твърда сплав, лява 2103-0714 ГОСТ 20872-80 Проходна фреза с механично закрепване на плоча от твърда сплав, дясна 2103-0713 ГОСТ 20872-80 Стругова фреза за струговане на ъглови канали с механично закрепване на плоча от твърда сплав, лява K.01.4528.000-01 Скица: Диаметър на шлайфане 54,8 мм при дължина 13,5 мм с допустимо шлайфане 0,5 мм. Смила се с диаметър 55 мм при дължина 27 мм с допустимо шлайфане 0,5 мм. Диаметър на шлайфане 99 мм при дължина 22,5 мм с допустимо шлайфане 0,5 мм. Направете жлеб с дължина 3 mm до дълбочина 1,5 mm 030 - Операция: пробиване Пробиване на проходен отвор, скосяване. Оборудване: Струг винтов 16К20Ф3 Оборудване: Тричелюстен самоцентриращ се патронник 7100-0009 ГОСТ 2675-80 Въртящ се център A-1-4-NP CNC GOST 8742-75 Режещ инструмент: 6. Бормашина с диаметър 18 мм. OST 2 I41-14 Проходен фреза c = 45 с механично закрепване на плоча от твърда сплав, дясно 2102-0191 GOST 21151-75 Проходен фреза c = 45 с механично закрепване на плоча от твърда сплав, ляво 2102-0192 GOST 21151-75 Измервателен инструмент: дебеломер ShTs-2-160-0.05 GOST 166-90 Скица: Пробийте дупка с диаметър 18 mm Скосяване рязане 1.6x45 Скосяване рязане 1.6x45 Операция 040 - сондиране Пробиване на три стъпаловидни проходни отвора Оборудване: Конзолна вертикална фреза ВМ-127М Окомплектовка: Разделителна глава UDG-D250 Режещ инструмент: 9. Бормашина с диаметър 9 мм. OST 2 I41-14 Крайна фреза с диаметър 14 mm GOST 17026-71 Скица: Пробийте отвори с диаметър 9 mm Пробийте глухи отвори с диаметър 15 mm на дълбочина 7 mm Операция 045 - Ключар Изпиляване на неравности, затъпяване на остри ръбове. Оборудване: метална работна маса Инструмент: файл. Операция 050 - Шлифоване на диаметри 55h6, 36h6 с крайно шлайфане Ra0.8. Оборудване: цилиндрична шлифовъчна машина модел 3151. Инструмент: шлифовъчен диск. Измервателен уред: шублер ShTs-2-160-0.05 GOST 166-90, микрометър. Операция 050 - Измиване Оборудване: пералня. Операция 055 - Контрол Оборудване: QI маса. Литература
1. Ступаченко А.А. CAD на технологичните операции - Л. Машиностроене - 1988г Криворученко Е.М., Лапицки Д.И., Гребенюк Г.Г. Автоматизирана система за управление на снабдяване на производствените поръчки с инструменти и технологично оборудване. // Научна сесия МИФИ-2006. Сборник научни трудове. В 16 тома. Т.2. Софтуер. Информационни технологии. М.: МИФИ, 2006. 168 с.
В руското производство концепцията за система за автоматизирано проектиране (CAD) обикновено включва CAD, CAE и CAM, въпреки че чуждестранните дизайнери свързват CAD само с CAD. Както и да е, CAD е набор от програми за рисуване на двуизмерни и триизмерни обекти, създаване на проектна и техническа документация. Въз основа на създадения модел е възможно да се генерират чертежи на продукти и да се поддържат.
SAE - система за автоматизация на инженерни изчисления и анализи, CAM - система за автоматизирана обработка на детайли за CNC машини и производствени линии.
Когато избирате CAD система за проектантска организация или отдел (и изборът е наистина широк - повече от 50 софтуерни елемента), трябва да обърнете внимание не само на цената на софтуерния пакет, но и на други важни параметри, напр. удобство на интерфейса, възможност за екипна работа, размер на стандартната библиотека от компоненти и решения, лекота на взаимодействие с други CAD пакети.
Директно в машиностроенето се използват специализирани пакети и различни добавки на по-общи и широко разпространени системи за проектиране, като Autodesk AutoCAD, ZwCAD, BricsCAD. Нека разгледаме някои от тях.
AutoCAD Mechanical притежава цялата функционалност на стандартната система AutoCAD, но в същото време предоставя допълнителни възможности за проектиране в областта на машиностроенето. Например, има допълнителни възможности за създаване на машинни части, части от типа "тяло на революцията". Дизайнерите имат на разположение обширна библиотека от стандартни части. Създаването на отделни компоненти на механизмите може да стане автоматично.
Специална версия на AutoCAD Electrical помага за автоматизиране на обичайните задачи при проектирането на електрически системи за управление, благодарение на специален набор от софтуерни инструменти и библиотеки със символи.
За тези, които се фокусират върху проектирането на механични и електрически системи, е разработена специална версия на пакета Autodesk Inventor Series, наречена Professional. Позволява ви да повишите ефективността на работата, да контролирате и опростите документацията.
Друг вариант на този софтуерен пакет е Simulation Suite. Предназначен е за машинно проектиране на триизмерни твърди продукти. Позволява ви да оцените производителността и здравината на проектираните компоненти на етапа на чертане.
Ако задачата е не само ефективно създаване на нови продукти, но и модерно управление на машиностроително предприятие, тогава е възможно да се внедри пакетът TechnologiCS, който е разработен специално за машиностроителни заводи. Позволява ви да структурирате и поддържате бизнес процеси, характерни за тези предприятия (разработване и модернизиране на продукти, планиране на производството, управление на самото производство).
Домашната система за компютърно проектиране, наречена T-Flex, вече се е доказала добре в предприятията в ОНД. Това е професионален софтуерен пакет, чиято следваща версия включва пет продукта наведнъж: самият CAD, PDM система за техническа подготовка на производството, T-Flex Technology - за технологична, T-Flex CNC за изготвяне на програма за операцията на машина за производство на определен детайл, също и в системната интегрирана среда за инженерни изчисления.
Говорейки директно за T-Flex CAD, отличителните му характеристики са широките възможности за работа както с твърди обекти, така и с повърхности, което значително повишава ефективността на проектантите. В допълнение към стандартните библиотеки от обекти и операции, потребителят може да създава и използва свои собствени, което допринася за натрупването и прилагането на производствен опит. Елементите на дизайна могат да се прилагат автоматично и се поддържат както вътрешни (ESKD), така и международни стандарти (ISO, DIN, ANSI).
Библиотеката от стандартни машиностроителни обекти се актуализира постоянно след измененията на GOST. Заслужава да се отбележи, че се разпространява безплатно. Освен това можете да закупите библиотеки от елементи на електрически вериги или машинни инструменти.
Спонсор на публикацията: “KupiPolis” - калкулатор за автомобилни застраховки и каско на сайта.
Основните изисквания към промишленото производство са намаляване на времето за достигане на продуктите до пазара, намаляване на себестойността и подобряване на качеството им. Невъзможно е да се изпълнят тези изисквания без широкото използване на методи и системи за компютърно проектиране, технологична подготовка на производството и инженерни анализи (CAD/CAM/CAE системи).
Историята на развитието на CAD/CAM/CAE системите в машиностроенето често се разделя на няколко етапа.
На първия етап (до края на 70-те години) бяха получени редица научни и практически резултати, които доказаха фундаменталната възможност за автоматизирано проектиране на сложни промишлени продукти. Възможностите на системите на първия етап до голяма степен се определят от характеристиките на наличния графичен хардуер по това време. Използвани са предимно графични терминали, свързани към мейнфрейми, които са компютри от IBM и CDC, или към миникомпютри като PDP/11. Според Dataquest, в началото на 80-те. цената на един лиценз за CAD система достигна $90 000.
На втори етап (80-те години) се появяват и започват да се използват графични работни станции от Intergraph и Sun Microsystems с архитектура SPARC или автоматизирани работни станции на VAX компютри от DEC, работещи с Unix OS. До края на 80-те години. цената на CAD лиценз е спаднала до приблизително $20 000. Така се създадоха предпоставки за разработване на CAD/CAM/CAE системи за по-широко приложение.
На третия етап (от 90-те години) бързото развитие на микропроцесорите доведе до възможността за използване на работни станции на персонални компютри, което значително намали разходите за внедряване на CAD в предприятията. На този етап системите продължават да се подобряват и функционалността им да се разширява. От 1997 г. работните станции на платформата Wintel не са по-ниски от Unix станциите по отношение на продажбите. Цената на лиценза падна до няколко хиляди долара.
Четвъртият етап (започващ от края на 90-те) се характеризира с интегрирането на CAD/CAM/CAE системи с PDM системи за управление на данни за проектиране и други средства за информационна поддръжка на продукти.
Прието е CAD/CAM системите да се разделят според техните функционални характеристики на три нива (горно, средно и долно). През 80-те и началото на 90-те години това разделение се основава на значителни разлики в характеристиките на компютърното оборудване, използвано за CAD. Хардуерната платформа за CAD/CAM системи от най-високо ниво бяха скъпи високопроизводителни работни станции, работещи с Unix OS. Тази техника направи възможно извършването на сложни операции както на твърдо, така и на повърхностно геометрично моделиране във връзка с възли от много части. CAD системите от ниско ниво бяха предназначени само за автоматизиране на работата по чертане, извършвана на нископроизводителни работни станции и персонални компютри. Тъй като характеристиките на персоналните компютри се подобриха, беше възможно да се създадат сравнително евтини системи с параметрични и асоциативни възможности за 3D моделиране. Такива системи започнаха да се класифицират като CAD/CAM системи от средно ниво. Днес разделението на CAD/CAM системите на CAD системи от горно, средно и долно ниво все още остава, въпреки че страда от очевидна неяснота.
Проектирането на механични продукти се състои предимно от дизайн, т.е. при определяне на геометричните форми на телата и взаимното им разположение. Следователно историята на автоматизацията на проектирането в машиностроенето е свързана с историята на компютърната графика и на практика започва със създаването на първата графична станция. Това беше станция Sketchpad, използваща дисплей и светеща писалка, въведена през 1963 г. от I. Sutherland. Растерните дисплеи започват да се използват през 70-те години. По-късно И. Съдърланд работи в ARPA, ръководейки отдела за анализ и обработка на информация в тази агенция, а по-късно става професор в Харвардския университет
До 1982 г. Computervision, IBM, Prime и други започнаха да използват моделиране в твърдо състояние в своите продукти, но методите за получаване на модели на тела със сложни форми все още не бяха разработени и нямаше повърхностно моделиране. На следващата година е разработена техника за създаване на 3D модели с показване или премахване на скрити линии. През 1986 г. Autodesk пусна първия си CAD продукт, Autocad, версия за един потребител на C с поддръжка на формата IGES. През 1988 г. е създадено оборудване за прототипиране на продукти с помощта на лазерна стереолитография, използвайки данни, получени в MCAD. Също през 1988 г. PTC внедри параметризацията на модела за първи път.
Развитието на компютърната графика се определя не само от възможностите на хардуера, но и от характеристиките на софтуера. Той трябваше да бъде инвариантен по отношение на хардуера, използван за въвеждане и извеждане на графична информация. Следователно от 70-те години на миналия век се обръща значително внимание на стандартизацията на графичните програми. Стандартът за основна графична система включва функционални описания и спецификации за графични функции за различни езици за програмиране.
През 1977 г. ACM публикува основния документ, който описва изискванията за хардуерно независим софтуер. И в началото на 1982 г. се появява Графичната система на ядрото (GKS), която дефинира примитиви, сегменти и трансформации на графични данни и се превръща в стандарт на ISO през 1985 г. През 1987 г. е разработена версия на GKS-3D с фокус върху 3D графики .
През 1986 г. бяха одобрени редица нови стандарти. Сред тях са CGI (Computer Graphics Interface) и PHIGS P (Programmer's Hierarchical Interactive Graphics System) – ANSI стандарт, който става ISO стандарт през 1989 г. През 1993 г. Silicon Graphics предлага стандарта OpenGL (SGI Graphical Language), който се използва широко днес
Тези системи използват графични формати за обмен на данни, които представляват описание на изображението във функциите на виртуалното графично устройство (от гледна точка на примитиви и атрибути). Графичният формат (метафайл) предоставя възможност за съхраняване на графична информация по единен начин, прехвърлянето й между различни системи и интерпретирането й за изход към различни устройства. Тези формати бяха CGM - Computer Graphics Metafile, PostScript - Adobe Systems Language, GEM - GEM Draw File Format и др.
Работата по стандартизация беше насочена към разширяване на функционалността на графичните езици и системи, включително средства за описание не само на данни от чертежи и 3D модели, но и на други свойства и характеристики на продуктите.
В областта на автоматизацията на проектирането обединяването на основните операции на геометричното моделиране доведе до създаването на инвариантни геометрични ядра, предназначени за използване в различни CAD системи. Най-широко използваните геометрични ядра са Parasolid (продукт от Unigraphics Solutions) и ACIS (от Spatial Technology). Ядрото Parasolid е разработено през 1988 г. и на следващата година се превръща в ядрото за солидно моделиране за CAD/CAM Unigraphics, а от 1996 г. се превръща в индустриален стандарт.
Успоредно с това беше извършена работа за стандартизиране на описания на геометрични модели за обмен на данни между различни системи на различни етапи от жизнения цикъл на индустриалните продукти. През 1980 г. се появява форматът IGES (Initial Graphics Exchange Specification), който през следващата година става ANSI стандарт. Autodesk започна да използва формата DXF (Autocad Data eXchange Format) в своите продукти. През 1984 г. ISO създава техническия комитет TC184 с цел стандартизация в областта на индустриалната автоматизация и в рамките на него, за разработване на стандарти за обмен на данни, подкомитет SC4, където групата ISO 10303 STEP (Стандарт за обмен на данни за продуктови модели) бяха разработени стандарти, включително езика Express и приложните протоколи AP203 и AP214.
Примери за CAD/CAM системи от най-високо ниво са CATIA (Dassault Systemes), Unigraphics (Unigraphics Solution), Pro/Engineer (PTC). Продуктите на тези компании се предлагат от 1981, 1983 и 1987 г. съответно. През 1998 г. Chrysler демонстрира способността за създаване на цялостен цифров модел на превозно средство (дизайн, симулация на сглобяване и тестване) с помощта на CATIA. CAD системите от най-високо ниво през 90-те години включват също EUCLID3 (Matra Datavision), I-DEAS (SDRC), CADDS5 (Computervision), но тяхното развитие е спряно поради сливане на компании.
Така през 2001 г. компанията Unigraphics Solution се слива с SDRC, което означава постепенно спиране на развитието на I-DEAS и използването на успешни решения от двете системи I-DEAS и Unigraphics (UG) в новите версии на Unigraphics NX система.
Още по-рано системата CADDS5 беше придобита от PTC (Parametric Technology Corp.). Тази компания, чието седалище се намира в САЩ, е основана през 1985 г. от бившия професор в Ленинградския университет Семьон Гейзберг.
Най-известните CAD/CAM системи от среден клас, базирани на ACIS ядрото, са AutoCAD 2000, Mechanical Desktop и Autodesk Inventor (Autodesk Inc.); Cimatron (Cimatron Ltd.); ADEM (Omega Technology); Mastercam (CNC софтуер, Inc.); Powermill (DELCAM) и др. CAD/CAM системите от средно ниво, базирани на ядрото Parasolid, включват по-специално Solid Edge и Unigraphics Modeling (Unigraphics Solutions); SolidWorks (SolidWorks Corp.); MicroStation Modeler (Bentley Systems Inc.); Pro/Desktop (Parametric Technology Corp.); Anvil Express (MCS Inc.) и др. PTC започва да използва геометричното ядро Granite One, разработено от него през 2000 г., в своите продукти.
През 1992 г. Intergraph Corporation, един от водещите производители на CAD системи за машиностроене по това време, решава да разработи нов софтуерен продукт, изграден изцяло върху платформата Wintel. В резултат на това в края на 1995 г. се появи системата за геометрично моделиране Solid. През 1998 г. цялото CAD подразделение на Intergraph за машинно инженерство беше поето от Unigraphics. В същото време Solid Edge променя геометричното ядро на ACIS на ядрото Parasolid. През 1999 г. се появи 6-та версия на Solid Edge на руски език.
През 1993 г. Solidworks Corporation е създадена в САЩ и две години по-късно представя първия си пакет за солидно параметрично моделиране, Solidworks, базиран на геометричното ядро Parasolid. Системата Solidworks се превърна в една от водещите системи от средно ниво.
В СССР и Русия са разработени редица CAD/CAM системи от средно и по-ниско ниво. Най-разпространени сред тях са Compass (компания Askon) и T-Flex CAD (Top Systems) и някои други системи.
Компанията Askon е основана през 1989 г. Тя включва екип от разработчици, които преди това са проектирали системата Cascade в Конструкторското бюро за машиностроене в Коломна. Първата версия на Compass за 2D дизайн на персонални компютри се появи през същата 1989 г. През 2000 г. CAD Compass беше разширен до 3D дизайн. През 2003 г. беше пусната 6-та версия на Compass и PDM система Pilot:PLM.
Автоматизацията на технологичната подготовка на производството в CAM системите не беше толкова строго обвързана с компютърния графичен хардуер, както автоматизацията на дизайна в CAD системите. Сред първите работи по автоматизация на проектирането на технологични процеси трябва да се отбележи създаването на езика APT (Automatic Programming Tools) през 1961 г. в САЩ. Този език стана предшественик на много други програмни езици за компютърно оборудване за цифрово управление. В СССР Г. К. Горанский създава програми за изчисляване на условията на рязане през първата половина на 60-те години. В. Д. Цветков, Н. М. Капустин, С. П. Митрофанов и други разработват методи за синтез на технологични процеси през 70-те години.
В системите за инженерни изчисления и CAE анализ централно място заемат програмите за моделиране на полета от физически величини, преди всичко това са програми за анализ на якостта с помощта на метода на крайните елементи (FEM).
Методът на крайните елементи е разработен през 1950 г. от специалисти, работещи в областта на строителната механика и теорията на еластичността. Самият термин „крайни елементи” е въведен през 1960 г. от Р. Клъф. През 1963 г. е предложен сравнително прост метод за използване на МКЕ за анализ на якостта чрез минимизиране на потенциалната енергия. Появиха се софтуерно-методически комплекси за анализ и моделиране на базата на МКЕ.
През 1965 г. НАСА, за да подкрепи проекти, свързани с космически изследвания, постави задачата да разработи софтуерен пакет с крайни елементи. До 1970 г. е създаден и започва да се използва такъв пакет, наречен NASTRAN (NAsa STRuctural ANalysis). Цената на разработката, продължила 5 години, възлиза на 3-4 милиона долара. Една от компаниите, участващи в разработката, беше MSC (MacNeal-Schwendler Corporation). От 1973 г. MSC (от 1999 г. компанията се нарича MSC.Software Corporation) независимо продължава да разработва пакета MSC.NASTRAN, който се превръща в световен лидер в своя клас продукти.
През 1976 г. е разработен комплексът DYNA3D (по-късно наречен LS-DYNA), предназначен за анализ на ударно-контактни взаимодействия на деформируеми конструкции.
Лидерите на CAE програмите включват и комплекса Ansys. През 2000 г., използвайки инструменти за многоаспектно моделиране, внедрени в Ansys, беше демонстрирана възможността за съвместно моделиране на електромагнитни, механични и топлинни процеси при проектирането на микроелектромеханични устройства.
Световният лидер сред програмите за анализ на макро ниво е комплексът Adams, разработен и разработен от Mechanical Dynamics Inc. (MDI). Компанията е основана през 1977 г. Основната цел на Adams (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems) е кинематичен и динамичен анализ на механични системи с автоматично генериране и решаване на уравнения на движение.
За проектирането на системи, чието действие се основава на взаимното влияние на процеси от различно физическо естество, е важна възможността за многоаспектно моделиране. Теоретичните основи на многоаспектното моделиране, базирано на аналогии на физически величини, бяха разгледани от G. Olson (1947), V.P. Sigorsky (1975) и бяха внедрени в програмите за моделиране PA6 - PA9, разработени в Московското висше техническо училище. N.E. Бауман през 70-80-те години. Основните разпоредби на многоаспектното моделиране по-късно бяха залегнали в стандарта, посветен на езика VHDL-AMS.
Край на работата -
Тази тема принадлежи към раздела:
Бройни системи
На всички етапи от своето еволюционно развитие хората се стремят да механизират.. историята на развитието на компютърните технологии както у нас, така и в чужбина привлича все повече внимание..
Ако имате нужда от допълнителен материал по тази тема или не сте намерили това, което търсите, препоръчваме да използвате търсенето в нашата база данни с произведения:
Какво ще правим с получения материал:
Ако този материал е бил полезен за вас, можете да го запазите на страницата си в социалните мрежи:
| Tweet |
Всички теми в този раздел:
Бройни системи
В историята на бройните системи се разграничават няколко етапа: начален етап на броене, непозиционни бройни системи, позиционни или позиционни бройни системи. Началният етап на броене се характеризира с
Сметало и сметало
Мануалният период започва в зората на човешката цивилизация. Записването на резултатите от броенето сред различните народи на различни континенти се извършва по различни начини: броене на пръсти, нарязване, броене
Логаритмична линийка
Първото устройство за извършване на умножение беше набор от дървени блокове, известни като пръчици на Napier. През 17 век шотландецът Джон Напиер (1550-1617) изобретява логаритмите. За и
Машината на Паскал
Развитието на механиката през 17 век става предпоставка за изчислителни устройства и инструменти, използващи механичния принцип на изчисления, осигуряващи прехвърлянето на най-значимата цифра. Първо механично
Аритметична машина на Лайбниц
Следващата огромна стъпка напред е направена от Г. Лайбниц, който започва с подобряване на машината на Паскал, но след това успява да създаде устройство, което извършва не само събиране и изваждане, но всичко
Перфокарти Jaccard
Френският тъкач и механик Жозеф Жакард създава първия пример за машина, управлявана от информация, въведена в нея. През 1802 г. той построява машина, която улеснява процеса на производство на тъкани със сложни
Babbage компютри (програмно управление)
Специално място сред разработките на механичния етап от развитието на компютърните технологии заема работата на англичанина Чарлз Бабидж, който с право се счита за основател и идеолог на съвременната технология.
Добавящата машина на Odhner
Началото на математическото инженерство може да се счита за изобретяването на сумиращата машина от руския инженер В.Однер през 1874г. От многобройните дизайни на сумиращи машини, предложени от изобретатели на различни
Електромеханичен период на развитие на компютърната техника
3.1. Релейни машини Периодът на електромеханичния етап на развитие (40-те години на 20 век) се характеризира със създаването на редица сложни релейни и релейно-механични системи с програмно управление
Поколения компютри
Първите компютри се появяват преди повече от 60 години. През това време електрониката, микроелектрониката и компютърните технологии се превърнаха в основни компоненти на световния научен и технологичен прогрес. Исторически
Четвърто поколение компютри (от 1972 г.)
Четвъртото поколение е модерното поколение компютърни технологии, разработено след 1970 г. За първи път започнаха да се използват мащабни интегрални схеми (LSI), които по мощност са приблизително еквивалентни на
Поколения компютри и автоматизация на изчислителната работа
Компютърът или компютърът е набор от хардуер и софтуер, предназначен за решаване на потребителски проблеми (фиг. 5.1).
Еволюция на принципите на компютърния дизайн
Основният принцип на изграждане на всички съвременни компютри е програмното управление. Най-разпространеното приложение на този принцип е предложено през 1945 г. от фон Нойман. Същност
Структури на компютри от различни поколения
Блокова схема на компютър от първо и второ поколение, показана на фиг. 5.3, съответства на принципа на програмно управление и определя последователния характер на преобразуването на данни според някои
Основни характеристики на компютъра
Ефективното използване на изчислителната технология предполага, че всеки тип изчисление изисква използването на компютър с определени характеристики. Когато избирате компютър за решаване на вашите проблеми, използвайте
Компютърни и микропроцесорни архитектури
През 1966 г. Майкъл Флин предлага да се класифицират изчислителните системи според съотношението на потоците от команди и данни. Тази класификация се използва и днес. Според класификацията
Джон фон Нойман и Алън Тюринг
Американският учен Джон фон Нойман е автор на редица фундаментални идеи в областта на компютърните технологии. Именно с неговото име се свързват основните архитектурни принципи на първите поколения компютри.
Атанасов, Мокли и Екерт
В края на 30-те години Джон Атанасов (1903-1995), професор в Щатския колеж на Айова, след опит да създаде аналогови устройства за сложни изчисления, започва работа по създаването на цифрови.
Компютрите, създадени под ръководството на S.A. Лебедева
Основната работа по създаването на универсални компютри от първо и второ поколение беше извършена в СССР по оригинални проекти на местни специалисти. Сред основателите на домашните компютри
Машини I.S. Брук и неговите ученици
Исак Семенович Брук е един от пионерите на домашните компютърни технологии. Завършва Московското висше техническо училище на името на. Н. Е. Бауман през 1925 г. (С. А. Лебедев учи в същата група с него). След дипломирането си работи в All
Компютри, създадени под ръководството на V.M. Глушкова
Виктор Михайлович Глушков (1923-1982) - изключителен съветски учен в областта на кибернетиката. През 1948 г. завършва университета в Ростов на Дон и е изпратен да работи в Свердловския лесовъден инженеринг.
Исторически компютърни модели
7.1. Домашен компютър "Setun" За представяне на информация в компютрите се използва двоична система, според която единица данни, байт, е
Първите чуждестранни суперкомпютри
Първият разработчик на суперкомпютри, произвеждани по целия свят, е американският специалист Сиймор Крей (1925 – 1996). В своите разработки той използва принципите на RISC технологията още преди
IBM компютри
Компании като IBM, Hewlett-Packard (HP), CDC (Control Data Corporation), Intel (Integrated Electronics) са играли и продължават да играят основна роля в развитието на компютърните технологии в Съединените щати и света.
Появата на персонални компютри
Персоналният компютър е компютър, специално проектиран да работи в режим на един потребител. Появата на персоналния компютър е пряко свързана с раждането на микрокомпютъра. Много често термините "p"
Какви трябва да бъдат компютрите от следващите поколения?
В момента тече интензивно разработване на компютри от пето поколение. Развитието на следващите поколения компютри се основава на големи интегрални схеми с повишена степен на интеграция, използване
CAD в електрониката
Историята на CAD в електрониката датира от първата половина на 60-те години на миналия век. В САЩ първите програми за анализ на нелинейни електронни схеми са TAP, NET-1, разработени през 1962 г.
История на IPI технологиите
Необходимостта от създаване и използване на CALS (CALS) технологии беше осъзната с нарастването на сложността на проектираните технически обекти. Работата по CALS беше започната в отбранителната промишленост.
Библиография
1. Апокин И.А., Майстров Л.Е. Разработка на компютри. - М.: Наука, 1974. - 399 с. 2. Гутер Р.С., Полунов Ю.Л. От сметалото до компютъра. – М.: Знание, 1975. 3.
Трудно е да се намерят инженерни компании в света, които не използват .dwg файлове за съхраняване и обмен на 2D и 3D CAD данни. Дванадесет милиона потребители на приложения, базирани на dwg, разчитат на позната среда, която прилага добре познати концепции за пространство на модел и хартия, изгледи, обекти на база данни, блокове, манипулатори за редактиране на обекти и командния ред. Тази среда е лесно разширяема и персонализирана със стотици продукти на трети страни, помагайки на потребителите да ускорят процеса на проектиране и да форматират чертежи според различни национални стандарти.
Потребителите и компаниите могат да избират от различни изпълнения на dwg среда - налични под формата на AutoCAD, DraftSight, IntelliCAD и няколко други. Въпреки това нито един от тези софтуерни пакети не е подходящ за проектиране на сложни механични продукти - като машини и техните компоненти - тъй като им липсват важни функции, типични за съвременните 3D CAD системи за машинно инженерство.
Свиренето на няколко инструмента едновременно не е лесно
Друг съществен проблем с CAD системите за машинно инженерство идва от факта, че всички тези системи предлагат параметрично, базирано на историята 3D моделиране. Инженерите, които са работили в 2D в продължение на много години, намират за много трудно да се адаптират към този метод на 3D проектиране. В края на краищата потребителите на системи, базирани на историята на строителството, работят с параметри, които се използват за генериране на геометрия. Този подход е фундаментално различен от традиционното 2D чертане, при което потребителите директно манипулират геометрични обекти (линии, дъги, полилинии, сплайни) чрез плъзгане на тези обекти и промяна на формата им с помощта на „ръкохватки“.
Сложната методология на проектиране не е единственият недостатък на базираните на историята CAD системи за машинно инженерство. Друго предизвикателство възниква при работа с данни, създадени в други CAD системи — включително системи, които вече не се поддържат — импортирани от тези CAD системи директно или чрез неутрални файлови формати. Факт е, че историята на строителството не може да се прехвърля от един формат в друг, тъй като всяка CAD система използва свой собствен уникален набор от функции за 3D моделиране - с различни параметри и семантика.
За да се справят с предизвикателствата на сложната методология на проектиране в базирани на история системи и невъзможността за редактиране на импортирани геометрични модели в тези системи, доставчиците на CAD за машинно инженерство наскоро добавиха софтуерни продукти за „директно моделиране“ към своите портфолиа. Но това доведе до появата на нов проблем: как да се дефинира конструктивна концепция на модел в системи без история на конструкцията? Концепцията за дизайн е набор от правила, които определят приемливи промени в геометрията на модела.
В системи, базирани на история на конструкцията, концепцията за проектиране се определя от самата история на проектиране, която отсъства в системите за директно моделиране. Следователно традиционните системи, базирани на история, не могат да бъдат заменени от системи за директно моделиране; последният може само да допълни възможностите на първия.
Три различни продукта с различни потребителски интерфейси, необходими за проектиране
В резултат на това повечето водещи доставчици на CAD в машиностроенето вече предлагат на клиентите си три различни вида софтуерни продукти: параметрична CAD система за проектиране в 3D, система за директно моделиране за работа с импортирана геометрия и 2D система за чертане за работа с .dwg файлове по стандартен начин. В резултат на това инженерните компании се оказват в незавидното положение да бъдат принудени да закупуват лицензи, да внедряват, да предоставят техническа поддръжка и да обучават служители да използват три различни софтуерни продукта за проектиране. И докато това допълнително парично бреме може да не е голяма работа за големите компании, то със сигурност не е проблем за малките до средни компании с ограничен ИТ бюджет.
Решение на Bricsys
Има ли начин да се спре нездравословното нарастване на CAD IT разходите за инженеринговите компании? Възможно ли е, напротив, тези разходи да се намалят няколко пъти? Има ли един софтуерен продукт за 2D чертане и 3D моделиране в познатата dwg среда? Възможно ли е да има методология за проектиране, която съчетава предимствата на базирани на историята и системи за директно моделиране, но без недостатъците на всеки от тези подходи?В Bricsys вярваме, че има решение! Нещо повече, ние последователно го прилагаме.
2002
Пускане на BricsCAD, пълнофункционална CAD система, базирана на .dwg, която е напълно съвместима с AutoCAD чрез своя набор от команди и други функции за краен потребител. BricsCAD също така е мощна платформа за разработчици на трети страни за лесно пренасяне на техните приложения, създадени с помощта на широка гама от индустриални стандартни API. Към днешна дата разработчиците на трети страни са пренесли няколкостотин приложения към платформата Bricsys в областта на архитектурното, строителното и машинното проектиране, ГИС, обмена на данни и други специализирани области. Над триста от тях са налични в онлайн магазина на www.bricsys.com.2011
3D директно моделиране в BricsCAD. Нашият подход се нарича вариационно директно моделиране и използва 3D геометрични и размерни ограничения (ограничения), за да дефинира концепцията за проектиране на всеки геометричен модел, независимо дали е разработен в BricsCAD или импортиран от други CAD системи. Автоматичното разпознаване на концепцията за дизайн прави въвеждането на потребителите в света на 3D дизайна много по-лесно от другите 3D CAD системи.
Вариационното директно моделиране е лесен начин за създаване и редактиране на сложни 3D части в BricsCAD
2012
Моделиране на възли в BricsCAD. Вече няма нужда да се използва скъп CAD софтуер за машинно инженерство за сглобяване на сложни продукти от 3D части, включително библиотека от 30 000 стандартни части. С 3D геометрични и размерни ограничения, потребителите могат лесно да позиционират 3D части и възли по желания начин и да използват оставащите степени на свобода в модела, за да анализират предната и обратната кинематика на всеки механизъм, който тяхното въображение може да създаде.
Моделиране на възли и анализ на кинематиката на проектирания механизъм в BricsCAD
В следващите ни публикации ще разгледаме по-подробно ключовите характеристики на BricsCAD Platinum за машинно инженерно проектиране и ще споделим нашите планове за развитие на този продукт.
В момента руският пазар предлага голям брой CAD/CAM системи и специализирани приложения за тях. Няма проблеми с закупуването на такива програми. Но в процеса на проектиране, производство на част или разработване на технология, специалистът се нуждае от универсален инструмент, с който може бързо да реши всички възникнали проблеми. Нашата задача е да ви запознаем с възможностите на софтуера и необходимите приложения, които ще ви бъдат полезни за леярски, ковашки и машинни процеси, как да използвате ефективно този софтуер и бързо да получите резултати от него.
Всички програми, за които ще говорим, са разделени на два вида: програми с общо предназначение и програми със специално предназначение. Всички програми изискват графично ядро за работа, чиято роля в случая играе AutoCAD. Защо избрахме AutoCAD като графично ядро? Тъй като AutoCAD е добре направена програма, която се продава по целия свят от дълго време (вече са продадени повече от милион копия на програмата), тя има повече от 4000 приложения за различни области на знанието и в момента е стандарт за графични системи, работещи на персонални компютри.
За какво можете да използвате AutoCAD? Може да се използва за извършване на проектни и строителни работи в различни области на машиностроенето, строителството, картографията и архитектурата за работа с плоски чертежи и триизмерни модели на дизайн на продукти, сгради и дори фабрики. В допълнение към AutoCAD, Autodesk предлага много специализирани програми с общо предназначение, които разширяват възможностите на AutoCAD.
Това е програма AutoCADDesigner, която ви позволява да правите компютърни модели на триизмерни параметрични продукти, включително асоциативност на всякакви размери, плоски изображения и триизмерни твърди компютърни модели.
AutoSurf ви позволява да работите със сложни повърхности и тънки обвивки, като използвате сплайн моделиране, използвайки NURBS математика.
AutodeskMechanicalDesktop поддържа параметризиране от край до край на 3D модели и ви позволява да проектирате и създавате сложни 3D солидни и 3D модели на продукти.
AutodeskWorkCenter е проектиран да обединява голям брой хора, когато работят по голям проект.
AutoCAD и други програми на Autodesk са програми с общо предназначение. Този клас програми включва и програми от Intermech, Cimlogic и VibrantGraphics. Програмите VibrantGraphics - SoftEngine4 и SoftPoint - са драйвери, които са предназначени да ускорят работата на базирани на AutoCAD системи с 25 пъти. SoftEngine има функции за незабавно мащабиране и панорамиране без регенериране на изображението, позволява ви бързо да засенчвате, изрязвате и завъртате засенчени триизмерни обекти и структури в реално време, както и да имат много други полезни функции. Софтуерът Intermech и Cimlogic ви позволява много ефективно и бързо да създавате плоски чертежи на отделни части, възли и продукти като цяло. Софтуерът включва модули за изчисляване на верижни и ремъчни предавки, ролки и гърбици, пружини, валове, за изчисляване на инерционни моменти и други характеристики на продукта, включително сложни кинематични изчисления. Софтуерът на тези компании има модули за работа с пространствени продукти от листови материали и програма за работа с триизмерни бази данни от стандартни детайли и крепежни елементи. Програмата съдържа много команди и режими, които значително опростяват процеса на рисуване и намаляват времето за създаване на всички видове чертежи.
Програмите със специално предназначение включват програми от FlowScience, Rebis, SofDesk, Surfware, GTX и програми, разработени от специалисти на руската индустриална компания за леярно и ковашко производство.
Фирменият софтуер GTX - GTXRasterCAD е предназначен за бърз и удобен превод на всякаква документация, включително сложни и богати чертежи от хартия в електронен вид. Програмата работи като приложение на AutoCAD и ви позволява да заредите сканиран чертеж директно в средата на AutoCAD. За редактиране на изображението могат да се използват специални интелигентни функции на GTXRasterCAD или команди от менюто на AutoCAD. GTX програмите разпознават и векторизират не само чертежа, но и текста, съдържащ се в полето за рисуване. Програмата съдържа функции за почистване на чертежа от „боклук“, който се появява в полето за чертеж при сканиране на стари и нискокачествени дизайнерски документи.
Софтуерът Rebis е предназначен за проектиране на инсталации и включва програми за проектиране на тръбопроводни системи, проектиране и подреждане на оборудване, проектиране на носещи конструкции, модули за извършване на изчисления за проверка на отделни елементи и целия проект като цяло.
С помощта на софтуера SofDesk можете да разрешите всички проблеми с автоматизирането на проектирането на строителни конструкции, изчисляването на основните елементи на даден проект и получаването на необходимата нормативна документация.
Програма FLOW-3D от FlowScience Inc. ще ви позволи да симулирате процесите на пренос на маса и топлина в триизмерна среда. В момента този софтуерен пакет се използва при разработването на самолетни и морски конструкции, в автомобилната индустрия, за проектиране на охладителни и вентилационни системи, за проектиране на нефто- и газопроводи, в ракетната наука, при проектирането на технологии за леярство и металургични процеси, за формоване на пластмаси и в други индустрии.
Софтуерът, разработен от специалистите на тази компания, се използва за проектиране на леярска технология, проектиране на форми за леене на метали и пластмаси, за получаване на първоначалната форма на детайла за студено листово щамповане по време на технологични операции на огъване, изтегляне и формоване, за получаване на оптимален карта на рязане за щамповани части. За целта се използват програмите “Технолог”, “Конструктор” и “Автолист”.
Софтуер от PathraceInc. предназначени за компютърно моделиране на процеси на обработка, проверка на качеството на получения продукт и получаване на управляваща програма за 2...5 координатни CNC машини. Програмата отчита характеристиките на оборудването, използвано от потребителя. Програмата EdgeCAM ви позволява, използвайки компютърен модел на вашия продукт, да преминете през всички етапи на обработката му, показва местата на възможните дефекти или несъответствия с изискванията за продукта, който искате да получите, и ви помага да създадете най-доброто контролна програма за получаване на този продукт с гарантирано качество на вашето оборудване.
Поради факта, че EdgeCAM е разработен от специалисти с богат опит в областта на машинната обработка, програмата има лесен за използване интерфейс и е предназначена за използване от инженери-технологи, участващи в разработването на технология за производство на детайли чрез рязане на CNC машини. Програмата EdgeCAM е проектирана на модулен принцип. Включва "Geometric Modeller" - програма за създаване на пространствен геометричен модел на детайла; програма за визуализиране на геометрията на обработвания обект, процеса и резултатите от обработката на продукта; програми за проверка и идентифициране на възможни дефекти в процеса на компютърно моделиране на обработката на продукта; симулатор на процес на обработка на продукти и постпроцесор, който поддържа няколкостотин стелажи за всички основни типове CNC машинни контролери. Също така, програмата включва база данни с материали за детайли, инструменти и набор от използвани инструменти. Програмата предоставя следните функции:
Едновременна многоосна обработка -- EdgeCAM поддържа едновременна обработка на три, четири и пет оси.
Многоповърхностна обработка - неограничен брой рязани и нерязани повърхности могат да бъдат обработени в една операция, елиминирайки необходимостта от отделни CNC програми за всяка повърхност. Това позволява грубо или окончателно обработване на NURBS, подрязани NURBS и параметрични повърхности с топкова или челна фреза в една стъпка.
Предотвратяване на подрязване - Многобройните повърхностни обработки на този пакет EdgeCAM проверяват инструмента от всички страни, за да се избегне подрязване и защита на шийката на инструмента.
Графично моделиране на инструмента и неговите траектории - визуализацията на траекториите на инструмента се извършва в реално време, докато се генерират. В допълнение към наличната обширна библиотека с инструменти, можете да създавате персонализирани форми на инструмент и шпиндел, за да ги показвате на екрана, за да проверите позицията им спрямо детайла и много повече...
Използването на програмата EdgeCAM ще ви позволи, използвайки компютърно моделиране на процесите на обработка, напълно да премахнете или значително да намалите процента на дефектите при производството на продукти със сложна форма, форми или техни елементи, метални модели за отливане, матрици и техните елементи и др.