Создание базы данных для систем автоматизированного проектирования универсальных сборочных приспособлений средствами Autodesk Inventor

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Современное машиностроение ориентируется на автоматизацию производства с широким использованием ЭВМ и роботов, внедрение гибкой технологии, позволяющей быстро и эффективно перестраивать технологические процессы на изготовление новых изделий.

Автоматизация проектирования и технология управления производственными процессами - один из основных путей интенсификации производства, повышения его эффективности и качества продукции.

Характерный признак развития современной техники - частая сменяемость изделий производства. Однако при этом требования к производительности не только не уменьшаются, но и значительно возрастают.

Технический прогресс в машиностроении связан, главным образом, с техническим перевооружением. Одно из направлений технического перевооружения связано с внедрением станков с числовым программным управлением, многоцелевых станков с оперативными системами управления от ЭВМ (с системами CNC и DNC), обладающими высокой универсальностью и малыми сроками переналадки и с использованием гибких производственных систем (ГПС).

Разрыв между интенсификацией производства и темпами его технологической подготовки сдерживает производственные темпы и значительно снижает эффективность мер по усовершенствованию производства.

Современные требования к организации машиностроительного производства поставило перед технологическими службами предприятия задачи автоматизации проектных работ в области технологической подготовки производства (ТПП) с широким охватом как ранее решенных, так и новых алгоритмов проектирования технологических процессов, инструментов, приспособлений, станков, роботов и автоматизированных система управления ими.

В технологии машиностроения решаются задачи по всем технологическим процессам - от получения заготовки до приемки готовых изделий, но особое внимание уделяется этапам механической обработки заготовок и сборки машин, поскольку эти процессы наиболее трудоемки (на них приходится 60 - 80 % всей трудоемкости изготовления изделий) и являются определяющими во всем цикле производства изделия.

Разрабатываемые технологические процессы должны обеспечивать наибольшую производительность и наименьшие затраты. Сложность технологических процессов, многовариантность возможных технологических решений, необходимость выбора оптимального процесса и ответственность принимаемых решений обуславливает целесообразность применения методов и средств САПР. Без автоматизации проектирования технологии не может эффективно работать ни автоматизированный участок, ни тем более гибкая производственная система. Автоматизация технологической подготовки производства и важнейшей его части - проектирования механической обработки и сборки - являются необходимым условием комплексной автоматизации производства и его эффективного функционирования.

Частая смена объектов производства, связанная с нарастанием темпов технического прогресса, требует создания конструкций приспособлений, методов их расчета, проектирования и изготовления, обеспечивающих неуклонное сокращение сроков подготовки производства.

Затраты на изготовление технологической оснастки составляют 15 - 20 % от затрат на оборудование для технологического процесса обработки деталей машин или 10-24 % от стоимости машины. Станочные приспособления занимают наибольший удельный вес по стоимости и трудоемкости изготовления в общем количестве различных типов технологической оснастки.

Разработка и широкомасштабное использование САПР позволяет снизить затраты на создание и эксплуатацию проектируемых изделий, повысить производительность труда проектировщиков, конструкторов и технологов, снизить объем проектной документации

САПР приспособлений обеспечивает создание (синтез) конструкций, их документирование, технологическую подготовку производства, разработку программ для оборудования с ЧПУ.

Главной особенностью современных САПР приспособлений является их построение из инвариантных компонентов, которые присущи всем системам независимо от условий их функционирования. Инвариантный подход к построению САПР позволяет значительно сократить сроки и стоимость разработки проектирующих систем для конкретных видов приспособлений и видов производства.

Одной из подзадач является анализ исходных данных при помощи ЭВМ, что позволит технологу-проектировщику более эффективно и точно выполнять схему компоновки универсальных сборочных приспособлений (УСП), которые и являются основными приспособлениями при обработке на станках с ЧПУ.

1. Основные понятия системы автоматизированного проектирования (САПР)

САПР - это организационно-техническая система, входящая в структуру создаваемых в проектных, конструкторских и технологических организациях, предприятиях различных отраслей промышленности систем автоматизации и осуществляющая проектирование при помощи комплекса средств автоматизированного проектирования (КСАП).

Основная функция САПР состоит в выполнении автоматизированного проектирования на всех или отдельных стадиях проектирования объектов и их составных частей.

1.1 Основные принципы создания САПР

При создании САПР и их составных частей руководствуются следующими основными принципами:

системного единства;

совместимости;

типизации;

развития.

Принцип системного единства обеспечивает целостность системы и системную связность проектирования отдельных элементов и всего объекта проектирования в целом (иерархичность проектирования).

Принцип совместимости обеспечивает совместное функционирование составных частей САПР и сохраняет систему в целом.

Принцип типизации заключается в ориентировании на преимущественное создание и использование типовых и унифицированных элементов САПР. Типизации подлежат элементы, имеющие перспективу многократного применения. Типовые и унифицированные элементы периодически оцениваются на соответствие современным требованиям САПР и модифицируется при необходимости.

Создание САПР с учетом принципа типизации предусматривает:

разработку базового варианта КСАП и (или) его компонентов;

создание модификации КСАП и (или) его компонентов на основе базового варианта.

Принцип развития обеспечивает пополнение, совершенствование и обновление составных частей САПР, а также взаимодействие и расширение взаимосвязи с автоматизированными системами различного уровня и функционального назначения.

1.2 Особенности САПР УСП

Своевременное оснащение технологических процессов изготовления изделий машиностроения необходимыми приспособлениями представляет важнейшую задачу подготовки производства. Поэтому вопросы совершенствования процессов проектирования и изготовления технологической оснастки на базе использования математических методов, вычислительной техники и программно-управляемого оборудования приобрели первостепенное значение.

Современные приспособления - это большой класс технологических объектов, отличающихся многообразием конструкций, многокомпонентностью и иерархичностью структуры, сложной геометрией составляющих и широким диапазоном изменения размеров, различной степенью универсальности и типовности.

Для единичного, мелкосерийного, серийного производства характерным является то, что среди большого объема создаваемых конструкций удельный вес типовых приспособлений весьма невысок. В принципе, это цельный комплекс серьезных проблем и задач, к решению которых необходимо привлекать современные методы и средства автоматизации.

Проектирование элементов технологического оснащения является задачей решаемой для подготовки различных производственных процессов. Причем для различных классов технологической оснастки состав задач проектирования и методы их решения могут отличаться. Однако при укрупненном рассмотрении можно выделить задачи, общие для различных классов оснастки, в том числе УСП:

Задачи структурного проектирования: выбор состава элементов оснастки; выбор взаимосвязи элементов оснастки; выбор типов и типоразмеров конструктивных элементов (формирование спецификаций).

Задачи геометрического проектирования: выбор базовых осей; определение размерных характеристик; синтез размерных цепей; компоновка элементов в пространстве; вычерчивание эскизов и чертежей.

Расчетные задачи: расчет оснастки на жесткость, прочность, точность и т. д.; расчет экономических показателей.

При решении задач проектирования приспособлений УСП необходимо учитывать ряд требований, предъявляемых к оснастке в целом и к ее отдельным элементам. Эти требования регламентируются техническими, эргономическими и экономическими показателями, а также показателями стандартизации и нормализации универсальных элементов оснастки.

К основным требованиям, предъявляемым к оснастке, относятся: обеспечение заданной точности, производительности, удобства и безопасности работы, экономической эффективности и так далее.

Использование САПР при создании приспособлений развито более слабо, чем проектирование технологических процессов. В тоже время использование УСП значительно облегчает создание САПР приспособлений, поскольку они состоят из стандартизированных элементов.

В настоящее время имеются значительные разработки по пакетам прикладных программ, которые позволяют создать систему, осуществляющую в диалоговом режиме комплектацию УСП не только для стандартных, но и для ориентировочных деталей, однако прежде чем приступить непосредственно к созданию САПР УСП необходимо создать базу данных, на которой и будет базироваться САПР УСП. Целью дипломного проекта является разработка базы данных для формирования САПР УСП.

2. Анализ существующих систем автоматизированного проектирования

2.1 CAD/САМ системы

CAD/САМ системами на западе называют то, что в странах бывшего СССР принято было называть аббревиатурой САПР, то есть системы автоматизированного проектирования. Впервые термин CAD прозвучал в конце 50-х г. прошлого века в Массачусетском технологическом институте в США. Распространение эта аббревиатура получила уже в 70-х годах как международное обозначение технологии конструкторских работ. С началом применения вычислительной техники под словом CAD подразумевалась обработка данных средствами машинной графики.

Однако этот один термин не отражает всего того, что им иногда называют. Например, САПР могут предназначаться для: черчения, для прочерчивания (эскизирования) или для того, и для другого сразу. Сама же аббревиатура CAD может расшифровываться так: Computer Aided Design, или Computer Aided Drafting (проектирование и конструирование с помощью ЭВМ или черчение с помощью ЭВМ). Понятия «конструирование» и «черчение с помощью ЭВМ» - всего лишь малая часть функций, выполняемых САПР. Многие из систем выполняют существенно больше функций, чем просто черчение и конструирование. И существует их более точное обозначение:

САЕ - Computer Aided Engineering (инженерные расчеты с помощью ЭВМ, исключая автоматизирование чертежных работ). Иногда этот термин использовался как понятие более высокого уровня- для обозначения всех видов деятельности, которую инженер может выполнять с помощью компьютера.

САМ - Computer Aided Manufacturing. Программирование устройств ЧПУ станков с помощью CAD-систем отождествляют с понятием САМ (так называемые CAD/САМ системы). В иных случаях под САМ понимают применение ЭВМ в управлении производством и движением материалов.

CAQ - Computer Aided Quality Assurance. Определяет поддерживаемое компьютером обеспечение качества, прежде всего программирование измерительных машин.

САР - Computer Aided Planning - автономное проектирование технологических процессов, например, при подготовке производства.

CIM - Computer Integrated Manufacturing - взаимодействие всех названных отдельных сфер деятельности производственного предприятия, поддерживаемого ЭВМ.

При традиционном проектировании оснастки трудоемкость работ составляет от 50 нормо-часов до нескольких тысяч, а в общем - несколько миллионов. Использование систем автоматизированного проектирования и изготовления оснастки позволяет не только снизить трудоемкость, временные и денежные затраты, но освободить человека от большого количества однообразной работы, например, от оформления большей части документопотока, CAD/CAM-системы находят применение в широком диапазоне инженерной деятельности, начиная с решения сравнительно простых задач проектирования и изготовления конструкторско-технологической документации и, кончая, задачами объемного геометрического моделирования, ведением проекта, управления распределенным процессом проектирования и т.п. Современные изделия можно создать только с использованием CAD/CAM-систем на всех стадиях проектирования, изготовления и эксплуатации.

Разработка и создание CAD/CAM-систем является достаточно сложным и длительным процессом, требует значительных затрат материальных и людских ресурсов. К сожалению, за последние годы государственная политика по отношению к коллективам, создающим CAD/CAM-системы, резко изменилась. Из-за отсутствия централизованного финансирования практически прекращены новые разработки в этой области. Значительное количество коллективов - разработчиков распалось. В результате, например, среди отечественных машиностроительных CAD-систем поставляемых на рынок, продавалось не более пяти 2D-систем и не более одной-двух ЗD-систем. Полностью отсутствовали системы для проектирования в радиоэлектронике, строительстве и архитектуре. В то же время значительные средства расходуются организациями на закупку дорогостоящих зарубежных CAD/CAM-систем. Пользователи на местах оказываются неподготовленными к применению этих систем, и иногда случается, что в одной организации скапливаются несколько типов дублирующих друг друга систем, порой практически неэксплуатируемых.

Развитие отечественных CAD/CAM-систем и их широкое использование в промышленности позволит существенно сократить затраты на закупку таких систем за рубежом и тем самым поддержать собственные научные разработки в этой области.

2.2 Основные характеристики некоторых существующих CAD/САМ систем

Одной из основных задач, вставшей с появлением ЭВМ и оборудования с ЧПУ является сокращение времени подготовки управляющей информации и уменьшение вероятности ошибок.

Впервые задача автоматизированного программирования для изготовления деталей на станках с ЧПУ была поставлена и решена Ассоциацией авиакосмической промышленности США в сотрудничестве с Массачусетсом технологическим институтом в 1959-1961 гг. Был разработан специальный проблемно - ориентированный язык программирования APT (Automatic Programming Tools) и основанная на нем система программного обеспечения. Эта система рассчитана на применение достаточно мощной для того времени ЭВМ (IBM 360/370) и охватывает практически все возможные операции от 2-х до многокоординатной обработки. По опыту использования этой системы в производстве получено снижение трудоемкости программирования практически в 10 раз. На базе этой системы, а также по аналогии стали появляться во всех во всех странах бесконечное количество различного рода систем. Достаточно назвать некоторые из них: АРТ-1,АРТ-2; АРТ-3, и т.д.; ЕХАРТ-1,2,3; ADAPT, AUTOPRESS, CLAM, COCOMAT и т.д. Многие из них используются до сих пор с некоторыми доработками, с учетом развития вычислительной техники и адаптации этих систем к современным ЭВМ. Система АП, как правило, состоит из языка описания геометрии детали, ее технологии, предпроцессора, процессора и постпроцессора.

Но разработки все новых и новых систем автоматизированного проектирования не прекратились. Современные САПР можно условно разделить на «легкие» и «тяжелые».Их различают по объему возможностей, а значит, и по требованиям к ЭВМ, на котором предполагается их использование. Различия могут выражаться в особенностях возможностей 2D (плоского) и 3D (объемного) проектирования, наличия возможности твердотельного моделирования, возможности вывода полученных данных на печать, станок с ЧПУ и т.п.

Рассмотрим некоторые из CAD систем.

AutoCAD - безусловно, самая широко известная, занимающая одно из ведущих мест в среде CAD/САМ система.

Компания Autodesk, которой мы обязаны этой разработкой, была основана в апреле 1982 года группой из 15 программистов. А уже осенью того же года на проходившей в Лас-Вегасе выставке Comdex компания объявила о создании новой программы, получившей название AutoCAD . Новый продукт начал продаваться на рынке в начале 1983 года, и с того момента фактически стал одним из стандартов в области автоматизированного проектирования.

Успех системы AutoCAD в СНГ, по-видимому, можно объяснить отчасти тем, что она предоставила инструментарий САПР пользователям ПК. Прежде любое упоминание об автоматизированном проектировании обычно связывалось с более мощными платформами, к примеру, VAX-станциями производства Digital.

Естественно, AutoCAD была относительно недорогой системой, хотя ее функциональные возможности по сравнению с "настоящими" большими САПР оказались существенно ниже. Однако эти возможности постоянно нарастали по мере увеличения мощности ПК, а одновременно шел процесс освоения технологии САПР инженерами и конструкторами.

Распространению AutoCAD в СНГ содействовала и маркетинговая политика компании. В то время как все известные САПР "разговаривали" только по-английски, компания Autodesk рискнула выпустить русскую версию своего продукта. Причем, несмотря на то (а может быть, как раз благодаря тому), что среди отечественных пользователей ходило немало нелегальных копий продукта.

В октябре 1988 года появилась первая коммерческая версия AutoCAD 10 на русском языке. Среди маркетинговых шагов компании было решение о продаже этого продукта по специальным ценам. Так, если оригинальный вариант системы на английском языке стоил 3000 фунтов стерлингов, то цена русскоязычной версии составляла всего 1200 фунтов. Кроме того, в соответствии со специальной программой российские вузы могли приобрести AutoCAD 10 гораздо дешевле - за 240 фунтов стерлингов.

Несмотря на то, что к тому времени уже появились компьютеры на базе процессора Intel 80386 (поставки самого процессора начались в октябре 1985 года), для работы версии 10 AutoCAD было достаточно ПК, оснащенного процессором 80286 с частотой 6-10 МГц и сопроцессором 80287. оперативной памятью объемом 640 Кбайт и жестким диском емкостью 40 Мбайт.

Для работы с AutoCAD версии 10 рекомендовалось использовать графический дисплей с диагональю 20 дюймов и разрешением 1024x768, поддерживающий 256 цветов.

Первое официальное представление локализованной 10-й версии программного продукта Autodesk состоялось в октябре 1988 года на AutoCAD Expo. Помимо самой системы на выставке демонстрировались различные прикладные программы, расширяющие возможности AutoCAD, представленные фирмами из 22 стран.

Наличие большого числа прикладных программ для AutoCAD было обусловлено открытостью системы для пользователя. Сама программа была написана на языке AutoLISP, этот же язык использовался как средство расширения возможностей AutoCAD и создания дополнительных приложений.

bCAD

Известно, что большинство систем проектирования на ПК запускаются как cad.exe. Аббревиатура CAD определяет сферу приложений, первые же символы определяют торговую марку разработчика. Одним словом, если есть А то должно быть и В. Действительно, bCAD задумывался, разрабатывался и развивается как доступная альтернатива для тех, кто не может или не хочет позволить себе рабочее место дизайнера, проектировщика или архитектора за несколько тысяч (тем более десятков тысяч) долларов. Уместно употребить модный термин SOHO (small office - home office) то есть, дизайнерская студия для небольшого предприятия, службы продаж, рекламы или просто домашнее рабочее место архитектора, художника или, в конце концов, студента.

bCAD разрабатывался как система для широкого спектра приложений, поэтому его функциональность достаточно универсальна. Разносторонность системы достигается тем. что пакет объединяет в себе мощные компоненты для исполнения различных этапов проектных и дизайнерских работ: разработка технической документации в ее классическом виде - чертежей; построение объемных моделей различных изделий и объектов по плоским эскизам; изготовление финальных чертежей по объемным моделям; подготовка статистических данных о проекте или данных для расчетных систем; получение реалистических изображений, изготовление анимированных презентаций.

Особым аспектом, на котором следует остановиться, является возможность использования данных из других приложений. Разработчики bCAD не стали изобретать велосипеда. На сегодняшний день очевидным стандартом на геометрические данные является DXF. Для пользователей bCAD не составит труда использовать чертежи, записанные в этом формате. Более того при переносе чертежей из AutoCAD перевод в DXF не потребуется, так как файлы DWG могут быть прочитаны напрямую. Это особенно удобно, так как большинство уже наработанных библиотек стандартных элементов записано именно в этом формате. Те же, кто работают с реалистичной графикой, знают, что наиболее популярным форматом для текстурированных моделей является 3DS, основной формат другого популярного пакета - 3D Studio. При работе с этими данными bCAD позволяет импортировать не только геометрию объектов но и параметры материалов, текстуры, освещения и установки камер. Таким образом, часто не стоит тратить время на моделирование отдельных элементов, например, настольной лампы, необходимо лишь загрузить подходящую модель из популярной коллекции на CD. Это сэкономит часы, а порой и дни работы.

К неоспоримо полезным мелочам стоит отнести также возможность работы с библиотеками штриховых узоров, пунктиров и чертежных шрифтов для AutoCAD и возможность импорта текста из файла в чертеж.

Так же легко bCAD справляется с обратной задачей - переносом чертежей и изображений созданных в нем, в другие приложения. Традиционные чертежи могут быть перенесены с использованием формата DXF. Для пользователей 3D Studio поддержан формат ASC, а для разработчиков систем Virtual Reality - формат Sense8 NFF. Кроме того, плоские изображения могут быть записаны в HPGL и Encapsulated PostScript или превращены в растровое изображение в одном из популярных форматов - GIF, TGA, BMP, JPG, TIFF или PCX. Те же растровые форматы используются для сохранения реалистических изображений. Их использование в издательских или иллюстративных пакетах не составит труда. И, наконец, видеоролики могут быть записаны в Windows AVI, Animator FLC или MPEG.

Несмотря на то, что bCAD, как законченный продукт, уже состоялся, впервые версия для Windows 95 демонстрировалась на CeBIT'95 и успешно эксплуатируется в десятках компаний и организаций, работа над проектом не остановилась.

В традициях ПроПро Группы (ProPro Group) - компании-разработчика - периодический выпуск улучшенных и усиленных версий. В качестве приоритетных задач стоит назвать систему программирования (фактически того же инструментария, которым пользуются сами разработчики, но более документированного) и разработки приложений, а также расширение возможностей моделирования кинематики и сложная мультипликация.

Кроме того, появятся ряд новых инструментов для объемного моделирования, поддержка дополнительных форматов объемных данных, в частности VRML. Будут усиливаться средства распределенных вычислений в разнородных сетях компьютеров (UNIX и Windows NT) и с использованием многопроцессорных систем.

ГРАФИКА-81

Работа над комплексом "ГРАФИКА-81" начата в 70-х годах. К 1981 году сложилась основная идеология построения комплекса и создана первая версия.

Идеология построения предполагала создание CAD/САМ - интегрированного комплекса с универсальным ядром, применимым для решения задач различного функционального назначения, и прикладными системами. В комплексе заложена и реализована идея проектирования "сверху вниз", т.е. начиная от ввода модели проектируемого изделия и кончая выпуском конструкторско-технологической документации, подготовкой управляющей информации для станков с ЧПУ, координатографов и фотоплоттеров. Так, например, для проектирования в машиностроении на первом этапе создается объемная геометрическая модель проектируемого изделия (комплекса или отдельной детали), решаются задачи отработки внешнего вида, компоновки, производятся необходимые расчеты и выпускается конструкторско-технологическая документация. Та же объемная модель используется для моделирования процессов обработки на станках с ЧПУ. Преимущества такого подхода очевидны: на 3D модели выявляются ошибки, допущенные при конструировании, что достаточно трудно обнаружить по трем проекциям, сокращается время создания чертежной документации, не требуется вводить повторно информацию для моделирования процессов обработки на станках с ЧПУ и т.п.

Помимо возможности проектирования "сверху вниз" комплекс "ГРАФИКА-81" имеет следующие отличительные особенности:

- модульное построение, возможность использования отдельного набора программных модулей для решения конкретных задач пользователя;

- рациональная структурная организация программных средств комплекса, что позволяет эффективно работать на сравнительно простых технических средствах (минимальный объем требуемой оперативной памяти 600 Кбайт, операционная система MS DOS) или экономить память и повысить быстродействие на других технических средствах;

- информационная совместимость с другими системами по форматам DXF и IGES;

наличие комбинированного способа создания объемных геометрических моделей (твердотельных, поверхностных и 2,5D);

наличие встроенных средств для создания гипертекстовых систем, с использованием которых написаны инструкции пользователю и разделы HELP;

использование компактных структур данных в системах комплекса, что позволило, например, для моделей на плоскости сократить объем занимаемой памяти в 2 раза, а для объемных моделей - в 20 раз по сравнению с аналогами, имеющимися на российском рынке;

возможность переноса программного обеспечения (ПО) на различные платформы и создание интерфейсов по требованию заказчиков.

Комплекс предназначен для автоматизации проектно - конструкторских работ, выпуска чертежной документации, создания объемных геометрических моделей изделий, в том числе кинематических, моделирования процессов обработки деталей и подготовки управляющей информации для станков с ЧПУ.

Комплекс позволяет решать задачи объемной трассировки, например, трубопроводов, электрических соединений и т.п., а также автоматической трассировки соединений на принципиальных схемах, печатных платах и микросборках.

Комплекс в свой состав включает систему геометрического моделирования и выпуска конструкторско-технологической документации ГРАФИКА-81-2О", систему объемного геометрического моделирования ГРАФИКА-81-ЗО", систему трассировки соединений на принципиальных схемах и печатных платах ГРАФИКА-81-ТР", систему для создания гипертекста ГРАФИКА-81-ГТ". В комплекс включена система для подготовки управляющей информации для станков с ЧПУ. Комплекс программных средств организован таким образом, что, с одной стороны, все системы тесно связаны между собой по информации, с другой, каждая система может быть использована самостоятельно. В системе "ГРАФИКА-81-3D" помимо объемного геометрического моделирования имеются развитые средства для проектирования чертежной документации, при этом нет необходимости дополнительно использовать систему ГРАФИКА-81-2О". В то же время ГРАФИКА-81-2О" занимает существенно меньший объем памяти и имеет большее быстродействие из-за отсутствия операций с объемными телами и упрощенной структуры данных.

Система ГРАФИКА-81-2О" позволяет создавать сложные графические объекты из примитивов (точек, линий, дуг, сплайнов и т.п.);

редактировать построенные объекты (удалять, размножать, переносить, изменять масштаб и т.д.);

редактирование возможно на уровне графических примитивов и на уровне блоков изображений, рассматриваемых как единое целое;

создавать и вести библиотеки различного типа (пользователю могут быть поставлены уже созданные библиотеки для различных областей применения;

автоматически получать спецификации на чертежах; получать чертежи на плоттерах и матричных принтерах различных типов.

Система ГРАФИКА-81-3D" обеспечивает пространственное моделирование конструкций и моделирование процессов обработки деталей на станках с ЧПУ. Система позволяет проставлять размеры на пространственных схемах, производить расчет массоинерционных характеристик, решать задачи отсечения 3-х мерных объектов произвольной плоскостью, склеивания 3-х мерных объектов, операции объединения, пересечения и разности 3-х мерных объектов.

Система обеспечивает следующие режимы работы: пакетный; интерактивный с использованием "подсказок"; интерактивный с использованием меню, создаваемого самим пользователем средствами подсистемы.

Комплекс "ГРАФИКА-81" эксплуатируется на ряде заводов по ремонту нефтебурового оборудования для выпуска конструкторско-технологической документации и подготовки управляющей информации для станков с ЧПУ.

Комплекс применяется также для объемного геометрического моделирования крупногабаритных космических конструкций.

БАЗИС 3.5

Программные продукты для САПР под маркой БАЗИС отличаются, строгой ориентацией на решение конкретной и актуальной задачи, а именно на резкое повышение производительности труда конструктора и технолога за счет следующих факторов:

быстрая разработка, подготовка и выпуск различных эскизов, чертежей, технических рисунков и других чертежно-конструкторских документов;

широкие возможности для формирования новых документов на базе ранее созданных прототипов;

мощный аппарат редактирования любых элементов и чертежа в целом;

наличие удобных средств фрагментации и дефрагментации изображений;

большие возможности для работы с типовыми элементами проектирования.

Не стала исключением и новая версия системы.

Коротко ее можно охарактеризовать так: БАЗИС 3.5 - это сплав десятилетнего опыта разработчиков системы и ее пользователей с новейшими принципами программирования и организации интерфейса. Это не принципиально новая система (принципиально новых отечественных систем в этом секторе программной индустрии, увы, нет, да и зарубежных практически тоже), а доведенная до совершенства автоматизированная реализация традиционных методов и способов конструирования, позволяющая эффективно применять БАЗИС на всем цикле проектирования изделия: от эскизного проекта до ремонтных чертежей.

Благодаря использованию самых современных инструментальных средств программирования и тщательной проработке всех применяемых алгоритмов система БАЗИС достаточна компактна и предъявляет такие требования к компьютеру, которые в состоянии удовлетворить практически любое предприятие:

процессор 486 DX;

оперативная память 8 Мбайт;

графический адаптер SVGA; видеопамять 512 Кбайт;

пространство на жестком диске 5 Мб;

операционная система Windows 95/98 или Windows NT.

При практическом одинаковых функциональных возможностях наиболее распространенных «легких» САПР организация интерфейса пользователя системой приобретает важное, если не сказать определяющее, значение. Ведь интерфейс - это первое, на что обращает внимание потенциальный пользователь любой системы, и то, с чем он ежедневно будет сталкиваться при ее практическом использовании. Удобство, наглядность и предсказуемость - вот три основополагающих принципа, реализованных в системе БАЗИС 3.5. Все команды системы тщательно сгруппированы по классам с тем, чтобы максимальный уровень их вложенности не превышал двух. Меню команд расположено горизонтально в одном месте экрана. Это обусловлено двумя причинами: во-первых, восприятие горизонтально расположенной информации более привычно для человеческого глаза (хотя есть, конечно, и исключения), а во-вторых, расположение всех команд в одном месте не рассеивает внимание пользователя и минимизирует количество манипуляций, необходимых для обращения к требуемой команде.

В БАЗИСе наглядность интерфейса реализована при помощи ясного и понятного языка пиктограмм, а также кратких и развернутых подсказок, выдаваемых системой на различных этапах работы с ней.

БАЗИС - одна из ряда «легких» графических систем, позволяющая не только быстро создавать и легко редактировать чертежи, но и служащая надежным фундаментом всей дальнейшей работы по комплексной автоматизации предприятия.

И безусловным, скрупулезно отслеживаемым является требование строгого соблюдения требований ГОСТ, и не просто формального соблюдения, а предоставления конструктору такой среды, в которой он просто не сможет сделать чертеж не по ГОСТу.

В настоящее время необходимой возможностью любой САПР является наличие средств обмена информацией с другими конструкторскими, технологическими и расчетными задачами. Стандартом де-факто многие приложения CAD/САМ считают формат DXF. B силу этого в БАЗИС включена возможность экспорта и импорта информации в этом формате. Более того, максимально полная поддержка формата DXF и отслеживание его изменений - одно из обязательных условий дальнейшего развития системы.

Помимо обмена информацией через DXF разработчики системы БАЗИС практикуют прямой обмен информацией с другими системами. На этом пути есть целый ряд очень интересных решений. Наиболее глубокой, успешно применяемой на целом ряде предприятий является интеграция с автоматизированной системой технологической подготовки производства АРБАТ.

Данный комплекс решает абсолютное большинство проблем комплексной автоматизации на предприятиях практически любого профиля. Также успешно БАЗИС работает совместно с системой объемного моделирования и получения управляющих программ для станков с ЧПУ МАСТЕР+.

Сколь современной и мощной ни была бы САПР, она никогда не сможет решить всех проблем предприятия. Практически всегда существует, либо появляется со временем необходимость доработки тех или иных функций, включения в систему специфических, характерных для конкретного предприятия, возможностей, подключения к ней различных пользовательских задач. Для решения этих задач и предусмотрен CALL-интерфейс, предоставляющий пользователю возможность программного доступа ко всем элементам и возможностям системы БАЗИС из стандартных языков программирования.

В состав системы БАЗИС входят разработанные с помощью CALL-интерфейса библиотеки типовых элементов и расчетные задачи. Основные из них:

библиотека крепежных изделий;

библиотека подшипников качения;

библиотека стандартных профилей;

библиотека станочных приспособлений;

библиотека фрагментов элементов принципиальных электрических схем;

библиотека элементов соединения трубопроводов по наружному конусу;

модуль проектирования и выпуска рабочих чертежей пружин растяжения/сжатия;

модуль расчета на прочность статически определимых балок.

SOLID EDGE

По мнению ведущих аналитиков, специализирующихся на системах CAD/CAM/CAE, одной из главных тенденций современного рынка САПР является активное развитие доли средних систем автоматизации, ориентированных на младшие, недорогие модели рабочих станций Unix и платформы Windows 95/NT. Следствием этой тенденции стало осознание большинством пользователей того факта, что системы младшего класса (AutoCAD, VersaCAD, CADKEY и другие) хороши только для решения определенного круга проблем и малоэффективны с точки зрения средних и крупных компаний, деятельность которых далеко выходит за рамки черчения, пусть даже и с расширенными возможностями трехмерного моделирования. Более развитые системы типа EDS Unigraphics, ProEngineer, CATIA или CADDS требуют мощного оборудования и сами по себе достаточно дорогие. Однако, хотя большие функциональные возможности этих систем привлекли самый широкий круг пользователей, с каждым днем растет число компаний, желающих получить почти такой же "джентльменский" набор, но за более низкую цену. Воистину серьезный САПР пошел сегодня в народ.

Система проектирования нового поколения SolidEdge, позиционируемая компанией Intergraph как раз в наиболее активно развивающемся сегодня сегменте средних систем, которые работают в конфигурации Wintel - программной средой Windows или NT, установленной на компьютерах с чипами Intel или младшими моделями RISC-процессоров.

Весной 1996 года компания Intergraph, хорошо известная как производитель мощных графических рабочих станций и семейства продуктов для машиностроения EMS, выпустила на рынок систему SolidEdge - инструмент, предназначенный для проведения всего комплекса работ по твердотельному моделированию при выполнении в среде Windows на компьютерах класса ПК. Казалось бы, сегодня трудно удивить искушенного пользователя выходом нового продукта, однако отличительной особенностью SolidEdge является низкая цена около 6 тыс. долл., потребителям предоставляется полная функциональность по выполнению основного объема работ, связанных с проектированием изделий машиностроения.

Следует заметить, что данная система - это отнюдь не очередная версия чертежного автомата, заменяющего кульман разработчика, а попытка полного переосмысления самого процесса проектирования в машиностроении. Потребовалось почти два десятилетия с момента появления первых САПР, чтобы сначала тяжелые, а потом и средние системы автоматизации стали позволять конструктору работать в традиционной, привычной для него манере. Система параметрического твердотельного моделирования SolidEdge - пример одной из реализаций именно такого подхода, в корне меняющего представление о реальных прикладных возможностях машинной графики.

Solid Edge позволяет удовлетворить такие пожелания пользователей, как:

- потребность в легкой для освоения САПР с системой команд, ориентированной на конкретный процесс решения прикладной задачи;

- открытость новой системы автоматизации и в первую очередь возможность свободного обмена информацией между различными CAD/CAM/CAE-системами;

- стремление пользователей, на рабочих местах которых установлен двумерный САПР (а таких рабочих мест в мире 600 тыс.) иметь возможность работать с твердотельными моделями.

В системе SolidEdge предусмотрены следующие функциональные возможности, которые обеспечивают ей достойное место в ряду тяжелых САПР:

- моделирование деталей. Набор средств создания сложных твердотельных параметрических моделей в трехмерном пространстве. Основная задача пользователя при работе с модулем моделирования - представить конечный результат, а система уже сама позволит воплотить его в требуемой форме.

создание сборочных узлов. Разработка новых узлов и деталей с привязкой их к уже существующим элементам конструкции. Здесь решается задача ориентирования в большом количестве отдельных деталей путем использования многоуровнего дерева, отражающего структуру сборочного узла. На любом этапе проектирования можно выявить и исправить ошибки размещения деталей.

оформление чертежей. В полуавтоматическом режиме создаются чертежи отдельных деталей и сборочных узлов, а также сборники чертежей. Чертеж вместе с изометрическими проекциями, выносными видами, разрезами и т. п. всегда соответствует текущей версии модели. Предусмотрена автоматическая простановка размеров и формирование спецификаций.

поддержка рабочих групп. Средства организации работы коллектива проектировщиков, позволяющие распределить общий проект между рабочими местами, объединенными в сеть, и обеспечить контроль за ходом процесса создания нового изделия.

архивация. Кроме хранения в многоуровневом архиве собственных чертежей и моделей, предусмотрена работа по использованию в новых проектах разработок, выполненных или выполняемых с помощью других систем автоматизации (AutoCAD, Microstation,EMS).

интеграция в электронный офис. Поддержка стандарта OLE позволяет рассматривать Edge как расширение привычного набора функций электронного офиса. Возможна интеграция с Word, Excel, Access, а также доступ к ресурсам SolidEdge из собственных прикладных программ пользователя.

Единый пользовательский интерфейс позволяет управлять всеми перечисленными функциональными возможностями SolidEdge, используя понятный каждому конструктору язык, настраиваемый на специфику конкретного применения. Сегодня SolidEdge - первая из CAD-систем, имеющая сертификат совместимости с продуктами Microsoft-Microsoft Office Compatible.

Для геометрического представления тел SolidEdge использует ACIS - программный продукт компании Spatial Technology. При этом принцип проектирования на основе конструкторско-технологических элементов позволяет избежать использования традиционных булевых операций, приводящих к тому, что поведение модели становится непредсказуемо. При управлении процессом создания элемента в Solid Edge его границы задаются командами типа: «до следующей поверхности», «насквозь», «до пересечения с цилиндром» и т. п. Само собой разумеется, что поддерживается автоматическое вычисление линий и поверхностей при пересечении различных элементарных объемов, составляющих конструируемую деталь. Очевидно, что потенциал SolidEdge превышает возможность его использования при работе над проектом только на одном компьютере. Кроме того, реалии сегодняшнего дня подразумевают при работе над проектом активное участие группы специалистов. Система SolidEdge предлагает необходимые средства для управления данными, позволяющие обеспечить согласование работы проектировщиков над сборочным узлом. Кроме файлов с геометрической информацией, в системе предусмотрено хранение блока атрибутивных данных, содержащих описание проекта: аннотацию, текущее состояние, версию, данные о конструкторах, уровень доступности и т.п.

В системе предусмотрены серверы данных OLE, которые дают возможность не только просматривать геометрические модели, созданные в других CAD-системах, но и использовать их в сборочных узлах. Одним из «побочных» следствий такой возможности является сохранение инвестиций, вложенных в предыдущие реализации САПР на предприятии заказчика - все накопленные на момент перехода к SolidEdge модели, чертежи, спецификации и сборочные узлы можно безболезненно интегрировать в новую рабочую среду.

С точки зрения традиционных, «тяжелых» САПР перечисленные особенности SolidEdge, может быть, и не являются «откровением». Но если учесть, что функциональность этой системы доступна при существенно более низкой стоимости и при работе с компьютерной конфигурацией, принадлежащей совсем другой категории аппаратных средств, то видно, что SolidEdge заслуживает самого пристального внимания. В результате широкие слои отечественных пользователей, воспитанных на AutoCAD и часто не имеющих под рукой ничего лучше ПК с Windows или NT, получили доступ к реальным полноценным возможностям современного САПР. Для успешного функционирования SolidEdge достаточно следующей минимальной конфигурации: 80486, память 32 Мбайт, диск 100 Мбайт, монитор 1024*768, ОС Windows 95 или NT.

Открытая архитектура SolidEdge позволяет достаточно быстро интегрировать эту систему в уже функционирующие программно-аппаратные конфигурации, что особенно важно сегодня, когда актуальным является переход к современным САПР не столько от дедовских способов проектирования за кульманом, а скорее уже от чертежно-графических систем класса ПК, для которых уже накоплены к сегодняшнему дню достаточно объемные архивы электронной конструкторско-проектной документации.

2.3 Autodesk Inventor Series 10

· 2.3.1 Возможности Autodesk Inventor

· Проектирование изделий объемом в несколько десятков тысяч компонентов.

· Адаптивные технологии проектирования деталей и узлов в контексте сборки, начиная от эскизной проработки и заканчивая полной компоновкой изделия.

· Библиотека стандартных деталей согласно 18 стандартам, включая ГОСТ (около 100 ГОСТов).

· Инженерная подсистема проектирования, анализа и генерации типовых механических конструкций с использованием стандартных изделий.

· Инструментарий для специализированных производств: тонколистовое проектирование (гибка, штамповка), сварные конструкции (предварительная разделка, сварка, обработка сварной конструкции), совместная обработка деталей в сборе.

· Визуализация работы механизмов с учетом наложенных ограничений.

· Автоматическое создание видов чертежей, ассоциативно связанных с моделью.

· Импорт/экспорт DWG, IGES, STEP и других стандартов обмена твердотельной и поверхностной информацией.

· Возможность первичной проработки эскизного проекта с последующим переходом к трехмерной модели.

· Развитые средства поверхностного моделирования. Совместное использование поверхностей и технологии гибридного проектирования со свободным переходом от поверхностной к твердотельной модели и наоборот.

· Десятки сертифицированных приложений и аппаратных устройств.

· Встроенная система управления проектами.

· Совместимость с форматом AutoCAD 2004/2005/2006 DWG.

· Autodesk Inventor - это:

· готовое решение для комплекса задач всего цикла конструкторской подготовки производства;

· оптимальные инструменты для специализированных производств: тонколистовое проектирование, проектирование сварных конструкций;

· инновационные технологии проектирования изделий сложной геометрической формы.

· Проектирование сложных сборок

· Встроенная система управления проектом

· Проектирование сварных конструкций

· Быстрое проектирование типовых конструкций

· Проектирование деталей

· Тонколистовое проектирование

· Выпуск чертежей

· Поддержка формата DWG

· Визуализация и анализ

· Технология Design eXtend (DX)

· AutoCAD Mechanical/Autodesk Mechanical Desktop

Autodesk Inventor Series позволяет использовать Autodesk Inventor в качестве основного средства для разработки новых проектов и параллельно поддерживает проекты, созданные в AutoCAD, AutoCAD Mechanical или Autodesk Mechanical Desktop. При этом обеспечиваются заимствование и миграция данных из старых проектов в создаваемые или реконструируемые изделия. Современные технологии Autodesk Inventor гарантируют высочайшую скорость и удобство проектирования и позволяют быстро освоить программу. Инновационные технологии Autodesk - такие как адаптивное проектирование, высокая производительность при проектировании сборок объемом в несколько десятков тысяч компонентов и коллективные средства разработки - способствуют быстрому и успешному решению конструкторских задач.

В пакет поставки наряду с Autodesk Inventor входит самая известная двумерная система проектирования AutoCAD, фактически ставшая мировым промышленным стандартом оформления проектной и конструкторской документации. AutoCAD или AutoCAD Mechanical (версия AutoCAD для машиностроителей) используется для доработки чертежей независимо от модели изделия, а также для выполнения несложных проектов, не требующих трехмерного представления.

Доступная цена и широкий спектр решаемых задач делают комплекс программных продуктов Autodesk Inventor Series наилучшим решением среди САПР среднего уровня.

Специализированные приложения позволяют решать задачи конечно-элементного анализа конструкции, оптимизации изделия с учетом воздействующих на него нагрузок, анализа и оптимизации динамических и кинематических характеристик изделия, технологические задачи подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ, проектирования и построения разверток тонколистовых изделий и многое другое.

Проектирование сложных сборок

Адаптивные технологии Autodesk Inventor обеспечивают проектирование изделия высокой сложности в контексте сборки - от предварительного эскизного проекта до имитации работы изделия с учетом наложенных сборочных зависимостей.

Технология iMate позволяет задавать набор поверхностей базирования, которые определяют способ крепления детали в сборке. Когда такой набор задан, вставка и крепление детали осуществляются буквально одним щелчком мыши. Эта же технология работает и при создании пользователем так называемых семейств деталей (Family-of-Parts). Новые варианты, типоразмеры и исполнения конструктор получает, используя единожды заданную геометрию детали и изменяя параметры модели.

Autodesk Inventor включает 18 каталогов мировых стандартов (в том числе ГОСТ), где в общей сложности содержатся сотни тысяч деталей. Пользователь может переопределить параметры деталей в библиотеке стандартных, настроив ее по стандарту предприятия. При вставке детали в сборку автоматически генерируется обычная деталь с конкретными размерами. Все стандартные детали снабжены комплектом сборочных зависимостей (которые показывают, каким образом деталь должна встраиваться в сборку) и могут использоваться для динамического наложения связей. В этом случае при групповой замене деталей - например, болта на болт - не потребуется заново встраивать в сборку новый болт: достаточно задать операцию групповой замены одной стандартной детали на другую.

Методы быстрого поиска и выбора компонентов позволяют искать компоненты не только по их свойствам (имени файла, обозначению, разработчику), но и по геометрическим размерам или положению компонента по отношению к ориентиру - другому компоненту или рабочей плоскости.

Быстрое проектирование типовых конструкций

Встроенные средства проектирования типовых механических конструкций позволят быстро проанализировать, спроектировать и создать типовые зубчатые передачи, болтовые соединения, валы, цепные и ременные передачи. Все это вместе с тысячами стандартных компонентов и множеством формул и расчетов по международным стандартам позволит быстро создавать типовые элементы изделий.

Расчеты кулачков, зубчатых, ременных и цепных передач, расчет сварных и резьбовых соединений, пружин, балок и валов, а также десятки других расчетов вместе со стандартными изделиями удовлетворят любого инженера.

Выпуск чертежей

Построение проекций детали или узла происходит в реальном времени: изменяя масштаб проекции или выбирая ее вид в диалоговом окне, вы сразу, без многократных подгонок и перемещений проекций, видите результат на листе. Изменение размеров модели автоматически приводит к обновлению чертежа. Сечения автоматически формируются по заданной линии и обновляются при ее изменении. Autodesk Inventor поддерживает виды с разрывами и детальные виды, что упрощает оформление рабочей документации. Поддерживается работа с размерными и текстовыми стилями, а также их импорт из AutoCAD. Удобные инструменты образмеривания и дооформления обеспечивают быстрый выпуск рабочей документации. Немаловажно и то, что Autodesk Inventor практически полностью позволяет оформить чертежи в соответствии с правилами ЕСКД.

3. Характеристика и назначение УСП

3.1 Классификация приспособлений

Основную группу технологической оснастки составляют приспособления механосборочного производства.

Приспособлениями в машиностроении называют вспомогательные устройства к технологическому оборудованию, используемые при выполнении операций обработки, сборки и контроля.