Norenkov.Osnovy.Avtomatizirovannogo.Proektirovania.2002 (525024), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Системы среднего уровня по своим возможностям занимают промежуточное положение между «легкими» и «тяжелыми» системами.К важным характеристикам CAD-систем относятся параметризация и ассоциативность. Параметризация подразумевает использование геометрических моделей в параметрической форме, т. е. при представлении части или всехпараметров объекта не константами, а переменными. Параметрическая модель, находящаяся в базе данных, легко адаптируется к разным конкретнымреализациям и потому может использоваться во многих конкретных проектах.При этом появляется возможность включения параметрической модели детали в модель сборочного узла с автоматическим определением размеров детали, диктуемых пространственными ограничениями. Эти ограничения в видематематических зависимостей между частью параметров сборки отражаютассоциативность моделей.2175 Методическое и программное обеспечение автоматизированных системПараметризация и ассоциативность играют важную роль при проектировании конструкций узлов и блоков, состоящих из большого числа деталей.
Действительно, изменение размеров одних деталей оказывает влияние на размерыи расположение других. Благодаря параметризации и ассоциативности изменения, сделанные конструктором в одной части сборки, автоматически переносятся в другие части, вызывая изменения соответствующих геометрическихпараметров в этих частях.Основные функции САМ-систем: разработка технологических процессов,синтез управляющих программ для технологического оборудования с ЧПУ,моделирование процессов обработки, в том числе построение траекторий относительного движения инструмента и заготовки в процессе обработки, генерация постпроцессоров для конкретных типов оборудования с ЧПУ, расчет нормвремени обработки.Функции САЕ-систем довольно разнообразны, так как связаны с проектными процедурами анализа, моделирования, оптимизации проектных решении.
Всостав машиностроительных САЕ-систем прежде всего включают программы для выполнения следующих процедур:• моделирование полей физических величин, в том числе анализ прочности,который чаще всего выполняется в соответствии с МКЭ;• расчет состояний моделируемых объектов и переходных процессов в нихсредствами макроуровня;• имитационное моделирование сложных производственных систем на основе моделей массового обслуживания и сетей Петри.Основными частями программ анализа с помощью МКЭ являются библиотеки конечных элементов, препроцессор, решатель и постпроцессор.Библиотеки конечных элементов содержат их модели — матрицы жесткости.
Очевидно, что модели конечных элементов будут различными для разныхзадач (анализ упругих или пластических деформаций, моделирование полейтемператур, электрических потенциалов и т. п.), разных форм конечных элементов (например, в двумерном случае — треугольные или четырехугольныеэлементы), разных наборов координатных функций.Исходные данные для препроцессора — геометрическая модель объекта,чаще всего получаемая из подсистемы конструирования. Основная функцияпрепроцессора — представление исследуемой среды (детали) в сеточном виде,т. е. в виде множества конечных элементов.Решатель — программа, которая ассемблирует (собирает) модели отдельных конечных элементов в общую систему алгебраических уравнений (3.41) ирешает эту систему одним из методов разреженных матриц.Постпроцессор служит для визуализации результатов решения в удобнойдля пользователя форме.
В машиностроительных САПР это графическая форма. Пользователь может видеть исходную (до нагружения) и деформированную формы детали, поля напряжений, температур, потенциалов и т. п. в видецветных изображений, в которых палитра цветов или интенсивность свеченияхарактеризуют значения фазовой переменной.2185.2. Система автоматизированного проектирования в машиностроенииПрограммно-методические комплексы одного уровня по своим функциональным возможностям приблизительно равноценны, новые достижения, появившиеся в одном из ПМК, в скором времени реализуются в новых версиях других комплексов. Поэтому для первого знакомства с возможностями ПОмашиностроительных САПР достаточно рассмотреть характеристики одногоиз комплексов.
Рассмотрим структуру ПО САПР и его функциональные возможности на примере комплекса программ Pro/Engineer.Комплекс насчитывает несколько десятков программ (модулей), которыеподразделены на группы программ конструкторского проектирования механических объектов, промышленного дизайна, функционального моделирования,технологического проектирования, обмена данными.Базовые модули конструкторского проектирования предназначены для твердотельного и поверхностного моделирования, синтеза конструкций из базовыхэлементов формы, поддержки параметризации и ассоциативности, проекционного черчения и разработки чертежей с простановкой размеров и допусков.Пользователь может пополнять библиотеку БЭФ оригинальными моделями.Синтез трехмерных моделей сложной формы возможен вытягиванием плоского контура по нормали к его плоскости, его протягиванием вдоль произвольнойпространственной кривой, вращением контура вокруг заданной оси, натягиванием между несколькими заданными сечениями.
Синтез сборок выполняетсявызовом или ссылкой на библиотечные элементы, их модификацией, разработкой новых деталей. Детали сборки можно нужным образом ориентировать впространстве. Далее следует ввести ассоциативные (сопрягающие) связи.Дополнительные модули конструкторского проектирования имеют болееконкретную, но узкую специализацию.
Примерами таких модулей могут служить модули конструирования панелей из композиционных материалов, разработки штампов и литейных пресс-форм, трубопроводных систем, сварных конструкций, разводки электрических кабелей и жгутов.Модули функционального моделирования используют как препроцессоры ипостпроцессоры в программах конечно-элементного анализа (нанесение сеткиконечных элементов, визуализация результатов анализа), для анализа теплового состояния конструкций, оценки виброустойчивости и др.Основные модули технологического проектирования служат для моделирования технологических процессов фрезерной, токарной, электроэрозионной обработки и для разработки постпроцессоров для систем управления оборудованием с ЧПУ.Модули обмена данными (конверторы форматов данных) должны обеспечивать возможности импорта и экспорта данных в другие CAE/CAD/CAMсистемы.В САПР крупных предприятий обычно используют программы разных уровней.
Связано это с тем, что более 80 % всех процедур конструирования можновыполнить на CAD-системах нижнего и среднего уровней, кроме того, «тяжелые» системы дороги. Поэтому предприятие приобретает лишь ограниченное2195. Методическое и программное обеспечение автоматизированных системчисло экземпляров (лицензий) программы верхнего уровня, а большинство клиентских рабочих мест обеспечивается экземплярами программ нижнего илисреднего уровней. При этом возникает проблема обмена информацией междуразнотипными CAD-системами. Она решается путем использования языков иформатов, принятых в CALS-технологиях, хотя для неискаженной передачигеометрических данных с помощью промежуточных унифицированных языковприходится преодолевать определенные трудности.Примеры программК числу мировых лидеров в области CAD/CAM/CAE-систем верхнего уровня относятся системы Unigraphics (компания EDS), CATIA (Dessault Systemes),Pro/Engineer (РТС).
Продолжают использоваться также системы I-DEAS (EDS),CADDS5 (РТС) и EUCLID3 (Matra Datavision).Система Unigraphics — универсальная система геометрического моделирования иконструкторско-технологического проектирования, в том числе разработки большихсборок, прочностных расчетов и подготовки конструкторской документации. Системамногомодульная. В конструкторской части (подсистема CAD) имеются средства для твердотельного конструирования, геометрического моделирования на основе сплайновыхмоделей поверхностей, создания чертежей по SD-модели, проектирования сборок (в томчисле с сотнями и тысячами компонентов) с учетом ассоциативности, анализа допускови др. В технологической части (подсистема САМ) предусмотрены разработка управляющих программ для токарной и электроэрозионной обработки, синтез и анализ траекторий инструмента при фрезерной трех- и пятикоординатной обработке, при проектировании пресс-форм, штампов и др.
Для инженерного анализа (подсистема САЕ) в системувключены модули прочностного анализа с использованием МКЭ с соответствующимипре- и постпроцессорами, кинематического и динамического анализа механизмов с определением сил, скоростей и ускорений, анализа литьевых процессов пластических масс.Другая система верхнего уровня САПА позволяет заказчику генерировать собственный вариант САПР сквозного проектирования — от создания концепции изделия дотехнологической поддержки производства и планирования производственных ресурсов.В системе реализовано поверхностное и твердотельное 3£)-моделирование и оптимизация характеристик изделий. Возможны фотореалистичная визуализация, восстановление математической модели из материального макета.
Система масштабируема. Предлагаются типовые конфигурации, в том числе варианты для полнофункциональногосквозного проектирования сложных изделий и проектирования комплектующих на небольших и средних предприятиях.Аналогичные возможности реализованы и в других «тяжелых» САПР.Значительно дешевле обходится приобретение САПР среднего уровня. ВРоссии получили распространение системы компаний Autodesk, Solid WorksCorporation, Beantly, Топ Системы, Аскон, Интермех, Вее-Pitron и некоторыхдругих. Все эти системы ориентированы в первую очередь на платформу Wintel,как правило, имеют подсистемы конструкторско-чертежную 2D, твердотельного 3/)-моделирования, технологического проектирования, управления проектными данными, ряд подсистем инженерного анализа и расчета отдельных видовмашиностроительных изделий, а также библиотеки типовых конструктивныхрешений.2205.2.
Система автоматизированного проектирования в машиностроенииШирокое распространение в России и за рубежом получило ПО машиностроительных САПР компании Autodesk.Линия современных программных систем конструкторского проектирования фирмы Autodesk включает ряд систем, среди которых наиболее развитымиследует считать системы AutoCAD Mechanical Desktop и Inventor.Система Mechanical Desktop (MDT) предназначена для параметрического SD-моделирования, ассоциативного конструирования, распределенного проектирования в сетиInternet, оформления 2D-документации.
Построена на графическом ядре ACIS. Имеетсяуправляющая программа CAD-менеджер со средствами настройки, конфигурированияи управления рабочими группами.Система Inventor предназначена для твердотельного параметрического проектирования, ориентирована на разработку больших сборок с сотнями и тысячами деталей,имеет развитую библиотеку стандартных элементов. В основе системы также лежит графическое ядро ACIS.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
