Основы САПР (CAD,CAM,CAE) - (Кунву Ли)(2004) (951262), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Подготавливая зту книгу, я поставил перед собой цель объяснить фундаментальные концепции, иллюстрируя их адекватным количеством чертежей и примеров, не вдаваясь, однако. в избыточные подробности. Мне попадались учебники, авторы которых не справлялпсь с изложением основных идей, пытаясь объяснить слишком много частных моментов.
Повышенная детализация делает книгу столь толстой, что студенты просто боятся ее открывать. В тех местах, где нужны были подробности, я всегда указывал ссылки на справочную литературу. Я озарялся рекомендовать только такие работы, которые имели непосредственное отношение к обсуждаемым вопросам, н зто позволило мне свести количсство ссылок к минимуму. Некоторые учебники рекомендуют столько дополнительной литературы, что студенты прогто теряются в ней.
Глава 1 рассказывает о роли САПР в жизненном цикле продукта. Здесь дается определение САПР н приводятся примеры, иллюстрирующие использование САП Р в проектировании и производстве. Эти примеры показывают, каким образом принципы, излагающиеся во всех последующих главах, применяются в работе над новыми проектами. Глава 2 рассматривает аппаратные и программные компоненты, из которых состоят современные САПР. Преподавателво рекомендуется обновлять соответствуюпщй раздел своего курса по мере выхода новых программ и нового оборудования.
Глава 3 вводит понятия, относящиеся к графическому программированию с использованием графической библиотеки, не замыкаясь на какой-либо одной из них. Однако примеры в этой главе написаны для библиотеки ОрепО1., которая постепенно становится стандартом де факто для персональных компьютеров и рабочих станций.
Это глава послужит хорошим введением в тему для любого читателя, интересующегося компьютерной графикой. Глава 4 лает обзор основных функций, предоставляемых пользователю болыщшством систем автоматизированной разработки чертежей. Как и предыдущая, зта глава рассматривает концепции и функции, имеющиеся во всех широко распространенных системах автоматизированной разработки чертежей. В примерах используются команды АцгоСАП, потому что на настоящий момент зта система наиболее популярна. Опыт взаимодействия с конкретной системой студенты должны получать во время лабораторных работ. Глава 5 описывает основы систем геометрического моделирования. В ней рассказывается о системах немногообразиого моделирования — раэвивакяцейся ветви геометрического моделирования. Отдельные темы, слишком сложные для студентов, но пмеюнше ценность для профессионалов, вынесены в приложения.
Те, кому системы геометрического моделирования нужны только для работы, могут спокойно пропустить их. Главы 6 и 7 посвящены представлению кривых и поверхностей и работе с ними. Это математические основы систем геометрического моделирования и автоматизированной разработки чертежей. Я постарался свести количество типов кривых н поверхностей к минимуму, которого было бы достаточно для болыцинства приложений. Чтобы студенты не потерялись в Предисловие 15 большом объеме материала, я вынес сложные математические доказательства в приложения. Объяснение давалось па интуитивном уровне, приемлемом для инженеров, не явля>ощихся профессионалами-математиками. В главе 8 рассматриваются системы САЕ, об>ъясняется процесс анализа методом конечных элементов н описывается подготовка информации, необходимой для этого анализа, на основании гсч>метрических моделей, созданных в САР. Здесь лается обзор подходов к автоматическому построению сеток конечных элементов.
В главе 9 описыван>тся методы оптимизации. Подробно рассказывается о развивающихся методах, таких как метод модельной закалки и генетические алгоритмы. Примером интеграции анализа методом конечных элементов и оптимизации является структурная огггимизация — относительно новая концепция в проектировании. Метод струк-гурной оптимизации может применяться к исходному концептуальному проекту для проверки его соответствия требюваниям.
В главе 10 речь идет о различных методах технологической подготовки производства и о программах, позволякпцпх интегрировать САР и САМ. Здесь же вводится концепция групповой техполоп>и, которая зшгл>очается в кодировании деталей. Без групповой технологии не может быть автоматизированной подготовки производства.
В главе 11 рассказывается о том, каким образом осуществляется программирование станков с ЧПУ после построения чертежа детали с пол>ощьк> САР и задания параметров технологического процесса се изготовления. В главе 12 рассматривается еше один аспект САМ вЂ” развиваю>цаяся технология, носяшая название быстрого прототипирования. В отличие от станков с ЧПУ, она позволяет строить деталь непосрелственно по модели, созданной в САР, без ело>киото ялани>ювания производства, Эта технология первой позволила полностью интегрировать САР н САМ.
Глава 13 посвяшепа еще одной развивающейся технологии — виртуальному проектированию, объелинякяцему в процессе разработки продукта системы геометрического моделирования, САЕ и САМ. В главе 14 дается обзор стандартных форматов файлов, позволяющих обмениваться информацией между различными системами. Этн стандарты незаменимы для интеграции САПР. В конце каждой главы приводятся задачи, назначение которых — проверить качество усвоения материала студентами. Некоторые задачи требуют от студентов использования собственных систем.
В этом случае помимо книги им придется пользоваться также документацией — руководствами пользователя. Как уже отмечалось, книга может использоваться в качестве основы для чтения лекций студентам младших курсов. Приложения можно полпостьк> исключить, потому что они важны для разработчиков систем, а не для пользователей. Вместо них я бы порекомендовал расширить разделы, посвященные применению САПР в целоьс построение объемных тел, их чертежей, оценка результатов проектирования методом консчноэлементного анализа ц изготовление прототипов на фреэеровальном станке с ЧПУ плн других устройствах быстрого прототипирования, таких как устройства стереолитографии. Если книгу планируется использовать в качестве основы для курса геометрического моделирования, главы 1, 2, 4 и 14 можно дать в качестве дополнительной литературы, а основное внимаеп>е уделить приложениям.
Глава 1 Введение в САПР 1.1. Обзор Современные предприятия не смогут выжить во всемирной конкуренции, если не будут выпускать новые продукты лучшего качества (Чпа1йу, О), более низкой стоимости (созц С) и за меныпее время (ое1птегу, Р). Поэтому они стремятся использовать огромные возможности памяти компьютеров, их высокое быстродействие и возможности удобного графического интерфейса для того, чтобы автоматизировать и связать друг с другом задачи проектирования и производства, которые раньше были весьма утомительными и совершенно не связанными друг с другокс Таким образом сокращается время и стоимость разработки и выпуска продукта. Лля этой цели используются технологии автоматизированного проектирования (сошрпгег-а)дед Йез16п — САР), автоматизированного производства (соп1рогег-а1дед шапп(асгппп6 — САМ) и автоматизированной разработки нли конструирования (со1прпгег-аЫед еп61пеег1пй — САЕ).
Чтобы понять значение систем САР~САМ/САЕ', мы должны изучить различные задачи и операции, которые приходится решать и выполнять в процессе разработки и производства продукта. Все этп задачи, взятые вместе, называются жизненным циклом продукта (ргодисг сус)е). Пример жизненного цикла продукта, описанного Зейдом [1661, с незначительными усовершенствованиями приведен на рис. 1.1.
Прямоугольники, нарисованные сплошными линиями, представляют два главных процесса, составляющих жизненный цикл продукта: процесс разработки и процесс производства. Процесс разработки начинается с запросов потребителей, которые обслуживаются отделом маркетинга, и заканчивается полным описанием продукта, обычно выполняемым в форме рисунка. Процесс производства начинается с технических требований и заканчивается поставкой готовых изделий. Операции, относящиеся к процессу разработки, можно разделить на аналитические и синтетические. Как следует из рис. 1.1, первичные операции разработки, такие как определение необходимости рааработки, формулирование технических требований, аналиа осуществимости и сбор важной информации, а также концептуализация разработки, относятся к подпроцессу синтеза. Результатом подпроцесса синтеза является концептуа.льный проект предполагаемого продукта в форме эскиза или топологического чертежа, отражающего связи различных компонентов продукта.
В этой части цикла делаются основные финансовые вло:,' жения, необходимые для реализации идеи продукта. а также определяется его :*Й;, ' По-русски все эти системы вместе называются системами автоматизированного проекти рования — САПР. — Примеч. перев 18 Глава 1.
Введение в САПР функциональность. Большая часть информации, гюрождаемой и обрабатывае мой в рамках подпроцесса синтеза, является качественной, а слеловательно, пе удобной для компьютерной обработки. Рис. 1.1. Жизненный цикл продукта Готовый концептуальный проект анализируется и оптимизируется — это уже подпроцесс анализа. Прежде всего вырабатывается аналитическая модель, поскольку анализируется именно модель, а не сам проект. Несмотря на быстрый рост количества и качества компьютеров, используемых в конструировании, в обозримом будугцем отказаться от использования абстракции аналитической модели мы не сможем.
Аналитическая модель получается, если из проекта удалить маловажные детали, редуцировать размерности и учесть имеющуюся симметрию. Редукция размерностей, например, подразумевает замену тонкого листа из какого-либо материала на эквивалентную плоскость с атрибутом толщины или длинного и тонкого у истка на линию с определенными параметрами, характеризующими поперечное сечение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
