Трехуровневая классификация CAD/CAM-систем

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 11Следующая ⇒

Системы автоматизированного проектирования РЭС подразделяются на три уровня: нижний, средний и высший, их называют «легкими», «средними» и «тяжелыми» системами.

Это деление является достаточно условным, т.к. сейчас наблюдается тенденция приближения систем среднего уровня (по различным параметрам) к системам верхнего уровня, а системы нижнего уровня все чаще перестают быть просто двумерными чертежно-ориентированными и становятся трехмерными.

Практический смысл трехуровневой классификации систем состоит в общей оценке ожидаемых результатов от внедрения конкретной САПР.

Системы нижнего уровня сокращают сроки выпуска документации, но не страхуют конструктора от ошибок, применяются только при автоматизации чертежных работ. К нижнему уровню относятся системы «плоского», двумерного моделирования, в основном упрощающие процедуру создания конструкторской документации. Это чертежно-ориентированные системы, которые появились первыми в 70-е гг. и успешно применяются в некоторых случаях до сих пор.

Они, как правило, используются на персональных компьютерах отдельными пользователями. Такие системы предназначены в основном для качественного выполнения чертежей. Также они могут использоваться для двухмерного (2D) моделирования и несложных трёхмерных построений.

Эти системы достигли в последнее время высокого уровня совершенства. Они просты в использовании, содержат множество библиотек стандартных элементов, поддерживают различные стандарты оформления графической документации.

Представители: AutoCAD LT, Teflex, Medusa, КОМПАС, CADMECH и др.

Системы среднего уровня . Большая стоимость систем высокого уровня и ограниченные возможности двумерных систем лёгкого уровня в проработке сложных изделий стимулировало бурное развитие САПР среднего уровня, в котором участвуют практически все фирмы-разработчики CAD/CAM-систем.

Это сравнительно недавно появившийся класс относительно недорогих трёхмерных CAD-систем. Их появление связано с увеличением мощности персональных компьютеров и развитием операционной системы. С их помощью можно решать до 80% типичных машиностроительных задач, не привлекая мощные и дорогие CAD/CAM-системы тяжёлого класса.

Большинство систем среднего класса основываются на трёхмерном твёрдотельном моделировании. Они позволяют создать объемную модель изделия, по которой определяются инерционно-массовые, прочностные и прочие характеристики, а в ряде систем выполняется и подготовка управляющих программ. Трехмерная электронная модель объекта дает возможность решения задач его моделирования вплоть до момента изготовления.

Экономический эффект — в многократном повышении производительности труда при резком сокращении ошибок и, соответственно, затрат на доводку изделия.

Системы среднего уровня позволяют проектировать большинство деталей общего машиностроения, сборочные единицы среднего уровня сложности, выполнять совместную работу группам конструкторов. В этих системах возможно производить анализ пересечений и зазоров в сборках.

По функциональным возможностям данные системы приближаются к высшему уровню, а по цене — к нижнему.

Представители. В настоящее время на рынке широко используются два типа твердотельного геометрического ядра (Parasolid от фирмы Unigraphics Solutions и ACIS от Spatial Technology). Наиболее известными CAD/CAM-системами среднего уровня на основе ядра ACIS являются: ADEM (Omega Technology); Cimatron (Cimatron Ltd.); Mastercam (CNC Software, Inc.); AutoCAD 2000, Mechanical Desktop и Autodesk Inventor (Autodesk Inc.); Powermill (DELCAM); CADdy++ Mechanical Design (Ziegler Informatics GmbH); семейство продуктов Bravo (Unigraphics Solutions), IronCad (VDS) и др. К числу CAD/CAM-систем среднего уровня на основе ядра Parasolid принадлежат, в частности, MicroStation Modeler (Bentley Systems Inc.); CADKEY 99 (CADKEY Corp.); Pro/Desktop (Parametric Technology Corp.); SolidWorks (SolidWorks Corp.); Anvil Express (MCS Inc.), Solid Edge и Unigraphics Modeling (Unigraphics Solutions); IronCAD (VDS) и др.

Системы высшего уровня. К высшему уровню относятся системы комплексного трехмерного твердотельного и поверхностного геометрического моделирования с широким набором специализированных модулей, библиотеками, средствами анализа, управления проектом, разработки управляющих программ для оборудования с ЧПУ, возможностью оформления чертежей и т.д.

Такие системы предоставляют полный набор интегрированных средств проектирования, производства, анализа изделий.

Системы тяжёлого класса позволяют решать широкий спектр конструкторско-технологических задач. Кроме функций, доступных системам среднего класса, тяжёлым CAD/CAM-системам доступно:

• проектирование деталей самого сложного типа, содержащих очень сложные поверхности;

• выполнение построения поверхностей по результатам обмера реальной детали, выполнения сглаживания поверхностей и сложных сопряжений;

• проектирование массивных сборок, требующих тщательной компоновки и содержащих элементы инфраструктуры (кабельные жгуты, трубопроводы);

• работа со сложными сборками в режиме вариантного анализа для быстрого просмотра и оценки качества компоновки изделия.

Системы тяжёлого класса дают возможность проектировать изделия с контролем технологичности. То есть позволяют полностью отрабатывать изделия на электронных макетах, что исключает ошибки в конструкции без изготовления натурных макетов, а также имитировать технологические процессы на электронных макетах оснастки, что значительно уменьшает затраты и время на подготовку производства изделия.

Это системы, поддерживающие концепцию полного электронного описания объекта (EPD - Electronic Product Definition). Эта технология обеспечивает разработку и поддержку электронной информационной модели на протяжении всего жизненного цикла изделия, включая маркетинг, концептуальное и рабочее проектирование, технологическую подготовку, производство, эксплуатацию, ремонт и утилизацию. При применении EPD-концепции предполагается замещение «компонентно-центрического» последовательного проектирования сложного изделия на «изделие-центрический» процесс, выполняемый проектно-производственными командами, работающими коллектив но. Вследствие разработки EPD-концепции и появились основания для превращения автономных CAD-, САМ- и САЕ-систем в интегрированные CAD/CAM/CAE-системы.

Представители: системы Pro/ENGINEER, UNIGRAPHICS, CATIA, I-DEAS, CADDS, EUCLID-IS (все они имеют расчетную часть — САЕ). Они используют мощные аппаратные средства, как правило, рабочие станции с операционной системой UNIX.

Прогнозируемый объем экономии средств от внедрения систем среднего и высшего уровня позволяет определить период окупаемости вложений в САПР. Поэтапное внедрение САПР разных уровней с учетом производственных планов предприятия дает возможность окупать вложенные средства в первом же проекте. Также в качестве примера данной классификации, можно привести систему T-FLEX, которая представляет взаимосвязанные системы для всех трех уровней систем:

• для конструкторов системой нижнего уровня является Т-FLEX CAD 2D;

• на среднем уровне - T-FLEX CAD 3D;

• на высшем — комплекс систем T-FLEX и ТехноПро. Система проектирования технологических процессов ТехноПро содержит все три уровня: диалоговое, полуавтоматическое и автоматическое проектирование. Для технологов ЧПУ предлагается T-FLEX / ЧПУ.

Системы инженерного анализа и расчета РЭС.

САЕ-системы

САЕ-системы - это общий термин для обозначения информационного обеспечения автоматизированного анализа проекта, имеющего целью обнаружение ошибок (прочностные расчеты, коллизии кинематики и т.п.) или оптимизацию характеристик изделия.

Системы расчета и инженерного анализа (САЕ) являются наиболее верным средством обоснования принятия инженерных (конструкторских и технологических) решений и охватывают широкий спектр задач: расчеты будущего изделия на прочность (устойчивость, резонансные колебания, тепловой анализ), решение задач, связанных с течением жидкостей и газов.

Системы компьютерного инженерного анализа позволяют оценить работоспособность принятых решений и оптимизировать разрабатываемую конструкцию (сократить стоимость и сроки изготовления). В последние годы наметилась тенденция более узкой специализации фирм-разработчиков программных средств анализа. Мировыми лидерами в области разработки, поставки и сопровождения программных систем инженерного анализа машиностроительных изделий являются MSC, Software Corporation, SAMTECH, ANSYS и некоторые другие.

Критерии сравнения САЕ-систем:

• используемый математический метод представления геометрии;

• наличие встроенного генератора сетки;

• функциональные возможности;

• возможность импорта данных из различных CAD-систем.

Для проведения какого-либо вида анализа, вначале, в CAD - системе на основе точной геометрической модели создается расчетная (упрощенная) модель путем удаления тех конструктивных элементов, которые не оказывают существенного влияния на результаты анализа. Расчетная модель передается в пакет анализа при помощи стандартных интерфейсов. Отдельные пакеты анализа имеют внутренние средства построения геометрической модели, с помощью которых может быть решена задача моделирования простых форм.

Примеры пакетов, перечень основных задач, решаемых с их помощью, и фирм, выполнивших разработку приведены ниже:

• Euler - динамический анализ многокомпонентных механических систем (Автомеханика);

• ИСПА - расчет и анализ на прочность (АЛЕКСОФТ);

• ПОЛИГОН - конечно-элементная система для моделирования литейных процессов: гидродинамические, тепловые и усадочные процессы в 3D — постановка (ЦНИИ материалов);

• Риман — расчет и анализ напряженно-деформированного состояния конструкций, решение упругих и пластических задач, том числе штамповки и ударных напряжений (ПроГруппа);

• АРМ WinMachine - комплекс программ для проектирования и расчетов деталей машин, анализа напряженно-деформированного состояния конструкций и их элементов методом конечных элементов (НТЦ АПМ);

• Диана — анализ конструкций и их элементов (НИЦ АСК);

• GasDinamics Tool - моделирование газодинамических процессов (Тульский гос.университет).

Отдельную группу программного обеспечения инженерного анализа составляют пакеты, предназначенные для анализа динамических процессов. К этой группе относятся ADAMS, МВТУ, ПА-9 и др.

Пакет ADAMS (Mechanical Dynamics, Inc.) может использоваться для динамического и кинематического анализа сложных механических схем механизмов, статического и модального анализа. При помощи этого пакета могут решаться задачи, например, стыковки космического аппарата, динамики полета и посадки и т.п. Двусторонняя связь с конечно-элементными пакетами (ANSYS, MSC.NASTRAN, ABAQUS, I-DEAS) позволяет встраивать неограниченное число конечно-элементных моделей в механизм для учета влияния деформируемости на поведение системы. В ADAMS обеспечен обмен информацией с CAD-системами и пакетами математических методов (MATLAB, MATRIX, EASY5).

Вопросы для самопроверки

1. Перечислите основные этапы ЖЦ радиоэлектронных изделий. Какие подсистемы обеспечивают реализацию каждого из этапов?

2. В чем заключаются технологии сквозного, нисходящего и параллельного проектирования?

3. Какие модули содержит CAD-система конструкторского проектирования. Каковы ее основные функции?

4. Какие задачи решает CAM-система технологической подготовки производства?

5. На каком этапе ЖЦ РЭС применяются системы инженерного анализа (САЕ-системы)? Каков круг задач этих систем?

6. Какие из современных систем поддержки процесса проектирования РЭС Вам знакомы? Охарактеризуйте их.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒