Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Автоматизация технологических процессов и производств

САПР конструктора

На этапах конструкторского и технологического проектирования обеспечивается подготовка основного объема проектной документации, необходимой для изготовления нового изделия (системы). Процесс проектирования реализуется в соответствии с определенным планом, представленным в виде логической схемы построения объекта. Такая схема отображает очередность выполнения основных проектных процедур и операций. С наличием этапов проектирования тесно связаны базовые проектные процедуры, которые можно представить в виде схемы типового процесса проектирования (рис. 6.12). Из схемы видно, что процесс проектирования носит явно выраженный итерационный характер с контурами обратных связей.

Типовой процесс проектирования открывается документом «исходные данные», в который входят: номенклатура и годовой объем выпуска продукции; состав и специализация производственных участков и цехов; маршрутная технология и необходимое оборудование; клас-

Типовой процесс проектирования нового технического объекта (системы)

Рис. 6.12. Типовой процесс проектирования нового технического объекта (системы)

сификация и кодирование объектов производства и технологических процессов. Следующим этапом является разработка технического задания (ТЗ), которое включает: перечень задач сборочной системы, технико-экономические показатели (ТЭП), технические требования (ТТ) к подсистемам (техническому, организационному и программному обеспечению), состав, содержание и порядок проведения работ.

Разделы ТТ: технология и оборудование; организация производства и труда; АСУ; АСТПП; требования к производственным помещениям. На определенном этапе формирования ТЗ может возникать необходимость в документе под названием «техническое предложение», которое разрабатывается с целью выявления дополнительных или уточненных требований к системе (технических характеристик, показателей качества и др.), не указанных в ТЗ.

К основным этапам проектирования относится: разработка эскизного, технического и рабочего проектов.

Эскизный проект — это совокупность конструкторских документов, содержащих принципиальные конструктивные решения, дающие общее представление об устройстве и принципе работы системы. На этапе эскизного проекта проводится имитационное моделирование системы с целью уточнения компоновки ее составных частей и выбора оптимального варианта системы по показателям производительности, надежности и окупаемости проекта. По результатам имитационного моделирования выполняется корректировка проектных решений во всей совокупности конструкторских документов.

Технический проект разрабатывают с целью выявления окончательных технических решений, дающих полное представление о конструкции системы и содержащих исходные данные для разработки рабочей документации.

На этапе рабочего проекта создается полный комплект технической документации (конструкторской и технологической) с литерой «О», по которому изготавливается опытный образец системы, проводятся пусконаладочные работы, опытная эксплуатация и внедрение системы. Состав работ в процессе опытной эксплуатации и внедрения системы включает: подбор и обучение обслуживающего персонала; отработку управляющих программ и технических средств; коррекцию эксплуатационной документации и ТЭП; сдачу системы в промышленную эксплуатацию. По результатам опытной и промышленной эксплуатации системы и необходимой коррекции чертежей появляется комплект технической документации с литерой «А», предназначенной для производства установочной серии систем.

Основная задача конструкторского проектирования — реализация функциональных схем, полученных на этапе функционального проектирования, конструирование отдельных деталей, узлов и системы в целом, компоновка узлов из деталей и конструктивных элементов, агрегатов из узлов. Классификация задач конструкторского проектирования показана на рис. 6.13.

Классификация задач конструкторского проектирования

Рис. 6.13. Классификация задач конструкторского проектирования

В группу задач конструкторского проектирования входят:

  • 1) задачи геометрического проектирования — определение геометрических параметров конструкции (например, параметров формы);
  • 2) задачи топологического проектирования — синтез структуры (топологии) конструкции с учетом ее функциональных характеристик;
  • 3) анализ (проверка) качества полученных конструкторских решений.

Геометрическое проектирование включает в себя вопросы геометрического моделирования и синтеза, которые обеспечивают решение позиционных и метрических задач на основе преобразования математических моделей.

Основу топологического проектирования составляют вопросы компоновки, размещения и трассировки, причем к наиболее трудоемкой части относится компоновка конструктивных элементов высшего иерархического уровня из элементов низшего. Типичной задачей размещения, например, для электронных узлов является определение оптимального пространственного расположения элементов на коммутационном поле. Критериями и ограничениями здесь оказываются размеры элементов, расстояния между ними, число допустимых пересечений соединений и межслойных переходов и др. Для анализа качества конструкций, кроме структурных моделей, используют модели и методы, характерные для функционального проектирования, что указывает на тесную взаимосвязь функционального и конструкторского проектирования в САПР.

В процессе разработки новой техники конструктор использует систему автоматизированного проектирования (САПР-К). В САПР-К на ЭВМ реализуются следующие основные функции (рис. 6.14):

  • 1) геометрическое моделирование;
  • 2) инженерный анализ и синтез;
  • 3) обзор и оценка проектных решений;
  • 4) автоматизированное изготовление конструкторской документации.
Области использования ЭВМ при автоматизированном проектировании

Рис. 6.14. Области использования ЭВМ при автоматизированном проектировании

в САПР-К

На этапе синтеза проектных решений проект физического объекта принимает конкретную форму в системе интерактивной машинной графики (ИМГ). При геометрическом моделировании разработчик конструирует графическое изображение объекта проектирования на экране дисплея системы ИМГ, используя:

  • 1) команды, обеспечивающие формирование базовых геометрических элементов, так называемых примитивов (точки, линии, окружности, плоскости, сферы, цилиндры и т. д.);
  • 2) команды преобразования и редактирования геометрической модели, например масштабирование, копирование и удаление, повороты и перемещение изображения и другие преобразования базовых элементов;
  • 3) команды компоновки различных элементов в целостное изображение объекта нужной формы.

Эту информацию (геометрическую модель) запоминает ЭВМ в файлах данных. Впоследствии модель может извлекаться из файлов для анализа и преобразования.

При построении геометрических форм используется геометрическая модель (ГМ) — совокупность сведений, однозначно определяющих геометрическую форму объекта на плоскости или в пространстве (20-, 2,5/)-, 3/)-мерные ГМ). Геометрические модели могут быть представлены совокупностью уравнений линий и поверхностей, алгебраическими соотношениями, графами, списками, таблицами, описаниями на специальных графических языках, например, на языке ЛИСП для АВТОКАДА. Назовем основные геометрические модели.

Аналитические, представляющиеся уравнениями, описывающими контуры или поверхности деталей в декартовой или полярной системе координат.

Алгебраические аналитические, обеспечивающие задание плоских фигур и трехмерных тел, в которых геометрический объект описывается логической функцией условий, выражающих принадлежность точки тем или иным пространственным областям. Например, двухмерная модель С получается из соотношения (рис. 6.15, а)

С -А - В,

где А, В — аналитические уравнения соответственно прямоугольника и круга на плоскости.

Канонические, применяющиеся в случаях, когда в геометрическом объекте можно выделить параметры, однозначно определяющие его форму (например, координаты центра и радиус окружности).

Рецепторные, описывающие объект двух- или трехмерной матрицей из нулей и единиц. В плоскости или пространстве строится прямоугольная решетка (сеть), каждая клетка которой рассматривается как рецептор с состоянием 0 или 1. Если рецептор включается в контур, то он считается возбужденным (состояние 1).

Основные виды геометрического моделирования

Рис. 6.15. Основные виды геометрического моделирования: а — с использованием логических функций; б — каркасная трехмерная модель; в — объемная модель, полученная путем набора из базовых элементов форм (БЭФ)

Каркасные, в которых объект напоминает проволочный каркас с видимыми линиями-ребрами (рис. 6.15, б). Основное понятие в каркасной модели — определитель поверхности, который состоит из геометрической и алгоритмической частей. В геометрическую входит объект и параметры его формы, а в алгоритмическую — правила построения точек и линий.

Кинематические относятся к каркасным, но для получения каркаса используется перемещение в пространстве плоской линии, которая задается параметром. Примеры кинематических моделей — поверхности вращения и линейчатые поверхности.

Монолитные (твердотельные) представляются в виде объемного тела. По сравнению с каркасными они более удобны и перспективны, но требуют больших вычислительных мощностей (по быстродействию и объему памяти). Существует два основных принципа монолитного объемного моделирования:

  • 1) принцип конструирования модели из базовых элементов форм (БЭФ): прямоугольные блоки, кубы, сферы, пирамиды и другие графические примитивы (рис. 6.15, в). Используется CSG модель или С — представление;
  • 2) граничное представление (В — представление). Конструктор изображает на экране контуры или границы объекта (вид спереди, сбоку, сверху и др.), указывая линии связи между ними. Затем производится доводка модели до желаемой формы.

Существуют также и гибридные системы, которые сочетают в себе различные методы построения геометрических моделей. В настоящее время конструкторы располагают современными программными средствами компьютерного проектирования, например Unigraphics и Inventor.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >
 

Популярные страницы