Третьи вопросы для новых билетов

Автоматизированная инженерная подготовка технологического процесса.

Комплексная автоматизация, реализуемая в виде «компьютерного интегрированного производства», указывает на "частично автоматизированное промышленное предприятие, где все процессы, связанные с производством продукции, объединены и управляются компьютерами" (рис. 4.1). Первоначально понятие КИП объединяло системы автоматизированного проектирования (CAD), автоматизированные системы технологической подготовки производства (CAPP) и автоматизированные производственные системы (CAM), а затем в него стали также включать автоматизированные системы инжиниринга (CAE), системы автоматизированного контроля качества (CAQ), автоматизированные системы управления производством (CAPM), автоматизированные системы оперативного управления. В общем случае КИП должно охватывать все стадии производственного цикла, начиная от стадии маркетинга и заканчивая стадией выпуска готовой продукции. Остальные стадии жизненного цикла изделий (ЖЦИ) понимаются как внешние по отношению к КИП и находятся с ним в постоянном взаимодействии.

Основой систем автоматизации информационной инженерно-технической подготовки является модуль компьютерной графики (графический редактор), назначение которого – построение и редактирование графических объектов, т. е. представление изображения в памяти компьютера и формирование этого изображения на мониторе компьютера.

Рис. 4.1. Схема комьютерно-интегрированной производственной системы

Основные виды современной компьютерной графики

Векторное изображение представляется в виде совокупности отрезков прямых (векторов), а не точек, которые применяются в растровых изображениях.

Основные преимущества векторного принципа формирования изображений перед растровым состоят в следующем:

файлы векторных изображений имеют гораздо меньший размер, чем растровых;
печать векторных изображений осуществляется быстрее;
масштабирование и трансформация векторных изображений не сопряжены с ограничениями и потерей качества изображения. Наиболее популярными графическими программами, предназначенными для обработки векторных изображений, являются Adobe Illustrator, CorelDRAW, КОМПАС-ГРАФИК, Flash, AutoCad и др.

Системы автоматизированной конструкторской подготовки производства обеспечивают:

Более быстрое выполнение проектной документации.
Повышение качества выполнения проектной документации.
Возможность многократного использования проектной документации.
Ускорение расчетов и анализа при проектировании.
Высокий уровень проектирования.
Сокращение затрат на усовершенствование.
Интеграцию проектирования с другими видами деятельности.

На практике используются несколько подходов к компьютерному геометрическому моделированию – каркасный, поверхностный, твердотельный. Кроме того, САПР может работать с плоскими проекциями (2D) или с объемной моделью изделия (3D).

Каркасная модель полностью описывается в терминах точек и линий. Каркасное моделирование представляет собой моделирование самого низкого уровня и имеет ряд серьезных ограничений, большинство из которых возникает из-за недостатка информации о гранях, заключенных между линиями, и невозможности выделить внешнюю и внутреннюю области изображения твердого объемного тела. Однако каркасная модель требует гораздо меньше компьютерной памяти, чем две другие модели, и может оказаться вполне пригодной для решения некоторых задач, относящихся к простым формам.

Поверхностная модель определяется с помощью точек, линий и поверхностей. Таким образом, ее можно рассматривать как модель более высокого уровня, чем каркасная модель, а следовательно, как более гибкую и многофункциональную.

Поверхностное моделирование имеет следующие преимущества по сравнению с каркасным:

- способность распознавать и изображать сложные криволинейные грани;

- способность распознавать грани и таким образом обеспечивать средство получения тоновых трехмерных изображений;

- способность распознавать особые построения на поверхностях, например отверстия;

- возможность получения качественного изображения и обеспечение удобного производственного интерфейса со станками с ЧПУ при имитации траектории движения инструмента в трехмерном пространстве для цикла обработки деталей сложных форм по нескольким осям.

Метод поверхностного моделирования наиболее эффективен при проектировании и изготовлении сложных криволинейных поверхностей.

Твердотельная модель описывается в терминах того трехмерного объема, который занимает определяемое ею тело. Таким образом, твердотельное моделирование является единственным средством, которое обеспечивает полное однозначное описание трехмерной геометрической формы. Этот способ моделирования представляет собой самый современный и наиболее мощный из трех разработанных методов (рис. 4.2).

Твердые тела

объединение

отсечение

пересечение

Рис. 4.2. Булевы операции при построении твердотельных моделей

В основе каждого объемного тела лежит плоский профиль, к которому применяется операция выдавливания – параллельного перемещения профиля вдоль заданной направляющей с образованием твердого тела (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Этапы создания твердотельной модели операцией выдавливания

Другой способ создания твердотельного примитива – вращение профиля вокруг заданной оси (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Этапы создания твердотельной модели операцией вращения

В настоящее время зарубежные и отечественные разработчики программных продуктов предлагают пользователям большое количество различных прикладных графических программ, отличающихся как своими возможностями, так и стоимостью. Среди них существуют несколько пакетов программ трехмерного твердотельного моделирования, соответствующих принципам системы CAD/CAM/CAE. Наиболее распространенными являются продукты фирм США: "Unigraphics" фирмы "Unigraphics Solutions", "EMS" фирмы "Intergraph", "CATIA" фирмы "IBM", "CADDS" фирмы "Computervision", "Pro/Ingineer" фирмы "PTC", "SolidWorks" фирмы "SolidWorks Corporation", французские "Euclid" фирмы "Matra Datavision" и "Cimatron". В последнее время быстро развивается отечественная система "Компас" фирмы "Аскон" (Санкт-Петербург), являющаяся на сегодняшний день системой среднего уровня, у которой имеются проблемы при работе со сложными моделями, состоящими из большого количества деталей.

Среди систем российских разработчиков наиболее удобна и широко используется как в промышленности, так и в образовании CAD система «КОМПАС-3D».

Система КОМПАС-3D предназначена для автоматизации проектно-конструкторских работ в различных отраслях деятельности. Она может успешно использоваться в машиностроении и приборостроении, архитектуре и строительстве, то есть везде, где необходимо разрабатывать и выпускать чертежную документацию. КОМПАС-3D разработан специально для операционной среды Windows фирмой АСКОН, которая занимает ведущее место среди разработчиков пакетов программ, автоматизирующих конструкторскую деятельность.

Содержание