Основы САПР (CAD,CAM,CAE) - (Кунву Ли)(2004) (951262), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Симметричность геометрии тела и нагрузки, приложенной к нему, позволяет рассматривать в модели лишь часть этого тела. Вообще говоря, вам уже приходилось заниматься подобным абстрагированием при анализе структур в курсе основ механики. Вс1 юмните, что вы всегда начинали анализ с пост1юения упрощенного эскиза структуры.
Типичные примеры анализа. анализ напряжений, позволяющий проверить прочность конструкции, контроль столкновений, позволя1ощий обнаружить возможность столкновений 1.1. Обзор движущихся частей, составляющих механизм, а также кинематический анализ, показывающий, что проектируемое устройство будет совершать ожидаемые движения. Качество результатов, которые могут быть получены в результате анализа, непосредственно связано с качеством выбранной аналитической модсли, которым оно ограничивается. После завершения проектирования и выбора оптимальных параметров начинается этап оценки проекта.
Для этой цели могут изготавливаться прототипы. В конструировании прототипов все большую популярность приобретает новая технология, названная быстрььи лрототилироааииедз (гарЫ ргогосургпК). Эта технология позволяет конструировать прототип снизу вверх, то есть непосредственно из проекта, поскольку фактичсски требует только лишь данных о поперечном сечении конструкции. Если оценка проекта на основании прототипа показывает, что проект нс удовлетворяет требованиям, описанный выше процесс разработки повторястся снова.
Если зке результат оценки проекта оказывается удовлетворительным, начинается подготовка проектной докумснтации. К ней относятся чертежи, отчеты и списки материалов. с1ертежи обычно копируются, а копии перелаются на производство. Как видно по рис.!.1, процесс производства начинается с планирования, которое выполняется на основании полученных на этапе проектирования чертежей, а заканчивается готовым пролуктом. Технологическая подготовка производства— это операция, устанавливающая список технологических процессов по изготовленшо продукта и задакпцая их параметры. Одновременно выбирается оборудование, на котором будут производиться технологические операции, такие как получение детали нужной формы из заготовки. В результате подготовки производства составляк)тся план выпуска. списки материалов и программы для оборудования. На этом же этапе обрабатываются прочие специфические требования, в частности рассматриваются конструкции зажимов и креплений.
Подготовка занимает в процессе произволства примерно такое же место, как подпроцесс синтеза в процессе проектирования, требуя значительного человеческого опыта и принятия качественных решений. Такая характеристика подразумевает сложность компькзтеризации данного этапа. После завершения технологической подготовки начинается выпуск готового продукта и его проверка на соответствие требованиям. Детали, успешно проходящие контроль качества, собираются вместе, проходят тестирование функциональности, упаковываются, маркируются и отгружаются заказчикаьь Выше мы описали типичиьш жизненный цикл пролукта. Посмотрим теперь, каким образом иа этапах этого цикла могут быть применены технологии САП, САМ и САЕ. Как уже говорилось, компьютеры не могут широко использоваться в подпроцессе синтеза, поскольку они не обладают способностью хорошо обрабатывать ка иствснную информацию.
Однако даже на этом этапе разработчик может, например, при помощи коммерческих баз данных успешно собирать важную для анализа осушествимости информацию, а также пользоваться данными из каталогов. Непросто представить себе использование компьютера и в процессе концептуализации проекта, потому что компьютер пока еще не стал мощным средством Глава П Введение в САПР ,: 'для интеллектуального творчества.
На этом этапе компьютер может сделать свой вклад, обеспечивая эффективность создания различных концептуальных проектов. Полезными могут оказаться средства параметрического и геометрического моделирования, а также макропрограммы в системах автоматизированной разработки чертежей (сотригег-агдег! ЙаЯпф. Все это типичные примеры систем САП.
Систел!а геометрического моделирования (деотегпс тоде(гпд зузгет) — это трехмерный эквивалент системы автоматизированной разработки чертежей, то есть программный пакет, работающий с трехмерными, а не с плоскими объектамп. О разработке чертежей речь пойдет в главе 4, а о геометрическом моделировашш — в главе 5. В аналитической фазе проектирования ценность компьютеров проявляется по- настоящему.
Программных пакетов для анализа напряжений, контроля столкновений и кинематического анализа существует столько, что приводить какиелп(ю названия смысла не имеет. Эти программные пакеты относятся к срелствам автоматизированного конструирования (САЕ). Главная проблема, связанная с пх использованием, заключается в необходимости формирования аналитической модели. Проблемы не сугцествовало бы вовсе, если бы аналитическая модель автоматически выводилась из концептуального проекта. Однако, как уже отмечалось, аналитическая модель не идентична концептуальному проекту — она выводится из него путем исключения несущественных деталей и редукции размерностей.
Необходимый уровень абсзракции зависит от типа анализа и желаемой точности решения. Следовательно, автоматизировать процесс абстрагирования достаточно сложно, поэтому аналитическую модель часто создают отдельно. Обычно абстрактная модель проекта создается в системе разработки рабочих чертежей или в системе геометрического моделирования, а иногда с помощью встроенных средств аналитическоп! пакета.
Аналитические пакеты обычно требуют, чтобы исследуемая структура была представлена в виде объелинения связанных сеток, разделяющих объект на отдельные участки, удобные лля компьютерной обработки. Если аналитический пакет может генерировать сетку автоматически, человеку остается задать только границы абстрактного объекта. В противном случае сетка также создается пользователем либо в интерактивном режиме, либо автоматически, но в другой программе.
Процесс создания сетки называется моделированием методом конечных элементов ((го!ге-е(етепг тот(е((п)г). Моделирование этим методом вклк>чает в себя также задание граничных условий и внешних нагрузок. Подпроцесс анализа может выполняться в цикле оптимизации проекта по каким-либо параметрам. Разработано множество алгоритмов поиска огпимальных решений, а на их основе построены коммерчески доступные программы.
Процедура оптимизации может считаться колгг!онентом системы автоматизированного г!(юектирования, но более естественно рассматривать эту процедуру отдельно. Фаза оценки проекта также выигрывает от использования компьютера. Если для оценки проекта нужен прототип, мы можем быстро сконструировать его по заданному проекту при помощи программных пакетов, генерирукнцих код для машины быстрого прототипирования. Такие пакеты считшотся программами для автоматизированной подготовки производства (САМ).
Разумеется, форма прототипа должна быть определена заранее в наборе входных данных. Данные, оп- 1.1. Обзор ределяющие форму, получаются в результате геометрического моделирования. Обзор су>цествукыпих технологий быстрого прототи>шрования лан в главе 12. Быстрое прототипирование — удобный способ конструирования прототипа, однако еще удобнее пользоваться виртуальным прототипом, который часто называется «цифровой копией» («11я11а1 >пг>ск-нр) и позволяет получить столь же полезные сведения.
Когда аналитические средства для работы с цифровыми копиями станут достаточно могцными, чтобы давать столь же точные результаты, что и эквивалентные эксперименты на реальных прототипах, цифровые копии начнут вытеснение об>ычных прототипов. Эта тенденция будет усиливаться по мере совершенствования технологий виртуальной реальности', позволяю>цих нам ощущать цифровую копия> так же, как реальный прототип. Построение цифровой копии называется вцг>туальвыл~ прототипированием.
Виртуальный прототип может быть создан и в специализированной программе геометрическоп> моделирования. Виртуальное прототипирование подробно рассматривается в главе 13. Последняя фаза процесса разработки — подготовка проектной документации. На этом этапе чрезвычайно полезным оказывается использование систем полготовки рабочих чертежей. Способность подобных систем работать с файлами позволяет систематизировать хранение и обеспечить удобство поиска докумсгпон. Компьютерные технологии используются и на стадии производства.
Процесс производства включает в себя плани1ювание выпуска„ проектирование и приобретение новых инструментов, заказ материалов, п)юграх>»п>рова>ше мшпин с ЧПУ, контроль качества и упаковку. Компьк>терные системы, используемые в этих операциях, могут быть классифицированы как системы автоматизированного производства. Например, программа автоматизированной технологической подготовки (сощрц1сг-ай>1сг) ргосезз р!ащппй — САРР) используется на этапе подготовки производства и относится к системам автоматизированного производства (САМ).
Как отме >алось выше, подготовка производства с трудом поддается автоматизации, поэтому >ю»постыл автоматических систем технологической подготовки в настоящий»омент не существует. Однако существует множество хороших про> раммных пакетов, генерирукыцих код для станков с числовым программным управлением. Станки этого класса позволяют получить деталь нужной формы по данным, хранящимся в компьютере, Оыи аналогичны машинам для быстрого прототипирования. Программирование ст>п>ков с ЧПУ рассматривается в главе 11. К системам автоматизированного производства относят также программные пакеты, управляв>щпе движением роботов прп сборке компонентов и перемещении их между операциями, а также пакеты, позволяющие программировать координатно-измерительную машину (соог«11паге >ыеазыг>пя п>ас1>гпе — СММ), используемую для проверки п1юдукта.
Итак, вы получилп представление о том, каким образом компьк>терные технологии использу>отея в операциях, составляющих жизненный цикл продукта, и какие задачи решаются»рн помощи систем автоматизированноп> проектирования. Технологии САП, САМ и САЕ будут определены в следующем разделе. > Виртуальная реальность — зто технология создания изображений, вьы.лялящых как настоящие объект»>.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
