Учебное пособие: Системы автоматизированного проектирования и черчения

Введение

Любое промышленное изделие (например, автомобиль, подшипник, рельс и т.д.) имеет два вида существования: внутри предприятия (от проектирования до изготовления) и вне его (с момента реализации и до истечения срока эксплуатации в конкретных условиях). Очевидно, что прежде чем изготовить некий материальный объект (тот же автомобиль, подшипник, рельс т. д.), проектировщик (конструктор) должен наглядно изобразить этот объект, который предметно еще не существует, а является пока лишь продуктом его интеллектуальной деятельности. Другими словами, проектно-конструкторский процесс определяет будущее изделие, необходимость появления которого обусловлена объективными предпосылками. Техническое творчество тесно связано и с наукой, и с производством. Конструктор обязан знать и использовать данные основных физических, математических и других научных дисциплин, должен учитывать возможности современного производства. Кроме того, техническое творчество в функционально-эстетическом плане связано с искусством, так как конструктор обязан обеспечить своему изделию современный дизайн.

Проектно-конструкторскую деятельность в самом общем виде можно условно разделить:

· на проектирование — творческое предопределение будущего технического устройства или технологического метода, при котором расчетами, эскизами или экспериментально делается предварительная проработка;

· результат — обоснование для последующего конструирования устройства пли разработки метода;

· конструирование — определение посредством изображения замысла технического устройства;

· результат — получение чертежей нового изделия или нового
технологического процесса.

Конструирование, в свою очередь, разделяется на два вида деятельности: эскизное проектирование и оформление. При эскизном проектировании (как правило, с использованием прототипов) определяется принцип действия разрабатываемого изделия, а при оформлении выполняется полный комплект документации для его изготовления.

Аббревиатура — Системы Автоматизированного Проектирования - впервые была использована основоположником этого научного направления Айвеном Сазсрлендом (Массачусетский технологический институт). САПР охватывают весь спектр проблем, связанных с проектной деятельностью (графических, аналитических, экономических, эргономических, эстетических...).

Очевидно, что в условиях жесткой конкуренции коллектив любого предприятия заинтересован в сокращении сроков от идеи до запуска в производство новых изделий, в оптимизации производственных процессов, в потребительских качествах выпускаемых изделий (надежности, безопасности, эстетичности) и, наконец, в их реализации. Первый этап от идеи до запуска в производство» — самый трудоемкий, так как здесь, кроме воплощения идеи в доступную для всех форму информации, необходимо предусмотреть и технологичность, и надежность, и безопасность. Только использование САПР позволяет в значительной мере сократить продолжительность этого этапа, потому что к возможностям САПР относятся:

· более быстрое выполнение чертежей.

Конструктор, использующий САПР, может выполнять чертежи в среднем в три раза быстрее, чем работая за кульманом. Такая работа ускоряет процесс проектирования в целом, позволяет в более сжатые сроки выпускать продукцию и быстрее реагировать на рыночную конъюнктуру;

· повышение точности выполнения чертежей.

Точность чертежа, выполненного вручную, определяется остротой зрения конструктора и толщиной грифеля карандаша. На чертеже, построенном с помощью программных средств, место любой точки определено точно, а для более детального просмотра элементов чертежа имеется средство, позволяющее увеличить любую часть данного чертежа. Кроме этого САПР обеспечивает конструктора еще многими специальными средствами, недоступными при ручном черчении;

· повышение качества выполнения чертежей.

Качество изображения на обычном чертеже полностью зависит от мастерства конструктора, тогда как печатающие устройства вычерчивают высококачественные линии и тексты независимо от индивидуальных способностей человека. Кроме того, большинство сделанных вручную чертежей имеют неряшливый вид из-за частого стирания линии. Программные средства любой САПР позволяют быстро стереть лишние линии без каких-либо последствий для конечного чертежа;

· возможность многократного использования чертежа.

Построение изображения всего чертежа или его части можно сохранить для дальнейшей работы. Обычно это полезно тогда, когда в состав чертежа входят составляющие, имеющие одинаковую форму. Сохраненный чертеж может быть использован для последующего проектирования;

· ускорение расчетов и анализа при проектировании.

В настоящее время существует большое разнообразие программного обеспечения, которое позволяет выполнять практически все проектные расчеты;

· высокий уровень проектирования.

Мощные средства компьютерного моделирования (например, метод конечных элементов) позволяют проектировать нестандартные геометрические модели, которые можно быстро модифицировать и оптимизировать, что позволяет снизить общие затраты до такой степени, которая раньше была недостижима из-за больших затрат времени;

· сокращение затрат на усовершенствование.

Средства имитации и анализа, включенные в САПР, позволяют резко сократить затраты времен» и средств па исследования и усовершенствование прототипов, которые являются дорогостоящими этапами процесса проектирования;

· интеграция проектирования с другими видами деятельности.
Интегрированная вычислительная сеть с высококачественными средствами
коммуникации обеспечивает САПР более тесное взаимодействие с другими
инженерными подразделениями.

Конструктор должен досконально знать правила оформления чертежно-графической документации (ГОСТы ЕСКД), свободно владеть программными средствами, необходимыми для работы, и иметь представление о составе и возможностях своего автоматизированного рабочего места (АРМ).

В настоящее время уже получили достаточно широкое распространение так называемые системы проектирования «высокого уровня», такие как Pro/ENGINEER (США), EUCLIDQUANUM (Франция), к ним также следует отнести и T-FLEXCAD, СПРУТ (Россия). К системам «среднего уровня» можно отнести MechanicalDesktop (фирма Autodesk), SolidWorks 96 (фирма SolidWorks) и др. Наконец, системы «низкого уровня» — AutoCAD, MiniCAD (США), КОМПАС (фирма АСКОН, Россия). Необходимо отметить, что приведенная градация названных систем весьма условна.

Строго говоря, системы низкого уровня к САПР никакого отношения не имеют. Это графические редакторы, предназначенные для автоматизации инженерно-графических работ, совместно с компьютером и монитором представляют собой «электронный кульман», то есть хороший инструмент для выполнения конструкторской документации.

Процесс проектирования можно разделить на ряд этапов или видов деятельности, причем порядок их описания не имеет значения, поскольку на практике постоянно происходит переход от одного вида деятельности к другому без очевидных приоритетов. В основном можно выделить следующие виды деятельности:

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--