Проектирование агрегатного участка в программе "Компас-3D"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

Глава 1. Основы проектирования и этапы развития САПР

1.1 Этапы развития систем автоматизированного проектирования

1.2 Оптимизация программного обеспечения систем автоматизированного проектирования

1.3 Классификация системы автоматизированного проектирования по степени автоматизации

Глава 2. Эффективная система автоматизированного проектирования - компас-3D

2.1 Компонентный состав оболочки Компас-3D

2.2 Компас-3D в прикладных отраслях

2.3 Настройка рабочей среды и основы работы в программе Компас-3D

2.4 Архитектурное проектирование в компас-3D

Глава 3. Организация работы и проектирование агрегатного участка

3.1 Выбор метода организации производства технического обслуживания и ремонта на агрегатном участке

3.2 Выбор режима работы на участке проектирования

3.3 Выбор технологического оборудования

3.4 Расчёт производственной площади объекта проектирования

3.5 Распределение исполнителей по специальностям и квалификации

3.6 Настройка интерфейса для целей проектирования

Заключение

Список использованных источников



Введение

Прогресс XXI века науки и техники, потребности в новых промышленных изделиях и площадях обусловливают необходимость выполнения проектных работ большого объема. Для этих целей активно используются системы автоматизированного проектирования как обязательный компонент и условие для осуществления конструкторско-промышленного процесса.

Проектирование состоит из множества логических этапов, а поэтому процесс проектирования является динамическим.

В процессе проектирования используются многочисленные текущие и вспомогательные задачи и методы:

расчетные;

экспериментальные;

эвристические методы и приемы.

Самая важная суть автоматизации проектирования - это широкое применение вычислительной техники в процессе создания проектов, более чем на 50%.

В результате процесса автоматизации (проектирования) повышается качество, снижаются материальные затраты, сокращаются сроки проектирования повышается производительность труда и в то же время уменьшается трудоемкость. Давно стали популярны трехмерные CAD-системы, предоставляющие проектировщику большой простор для творчества и при этом позволяющие значительно ускорить процесс выпуска проектно-сметной документации. Наряду со скоростью, такие системы позволяют повысить точность проектирования.

Среди CAD-систем особую популярность имеют трехмерные или объемные системы, предоставляющие проектировщику наглядно визуализировать информацию, а также ускорить процесс выпуска обязательной сопутствующей проектной документации. САПР позволяют повысить точность проектирования.

Большой сектор в программном обеспечении САПР занимает программа Компас - 3D, особенно в России. Это объясняется более доступной ценой и интерфейсом на русском языке - в отличие от САПР-аналогов.

Компас - 3D является универсальной системой трехмерного проектирования, решающей различные профессиональные задачи, в том числе и архитектурно-строительного и технологического проектирования. Возможностям данной программы посвящено данное исследование.

Целью дипломной работы является исследование специальных возможностей САПР Компас-3D для целей проектирования агрегатного участка.

Актуальность выбранной темы выпускной квалификационной работы объясняется внедрение высоких информационных технологий во все отрасли технического обслуживания и ремонта автомобильного транспорта, в том числе и применение программного продукта Компас-3D в большинстве предприятий России и города Красноярска.

Объектом исследования является предприятие с проектируемым участком по ремонту и обслуживанию агрегатных частей автомобилей.

Предмет исследования - программа Компас-3D, необходимая для компьютерного проектирования агрегатного участка.

Задачами данного исследования являются:

разработка агрегатного участка предприятия;

соответствие функционала программы Компас-3D для выполнения проектных чертежей агрегатного участка;

выполнение чертежа участка в программе Компас-3D с составлением и включением спецификации в чертеж.

Глава 1. Основы проектирования и этапы развития САПР

1.1 Этапы развития систем автоматизированного проектирования

Основной причиной, обусловившей возникновение потребности проведения работ по автоматизации проектирования, явилась низкая производительность инженерного труда в сфере обработки информации по сравнению с производительностью труда рабочих в материальном производстве. На первых порах эта проблема решалась экстенсивным путем за счет перевода трудовых ресурсов из материального производства в сферу обработки информации. Современный уровень развития производства, появление микрокомпьютеров, растровых графических дисплеев, разработка трехмерной "каркасной" технологии послужили основой для автоматизации процесса проектирования объектов сложных форм и развития современных систем CAD/САМ. Первоначально в практике проектирования преимущественно использовались системы CAD - Computer Aided Design (проектирование и конструирование с помощью ЭВМ), впоследствии получили развитие и стали широко применяться системы САМ - Computer Aided Manufacturing (производство с централизованным управлением от ЭВМ). Перспективой развития систем CAD/САМ является разработка систем СIM - Computer Integrated Manufactur, предполагающих автоматизацию и объединение в единую систему не только всех этапов проектирования и производства изделия, но и работ, связанных с его последующим хранением, реализацией и эксплуатацией. Аналогами зарубежных систем CAD/САМ в нашей стране являются системы САПР/АПП - системы автоматизированного проектирования и автоматизации производственных процессов.

Компьютеризация инженерной деятельности в целях повышения производительности труда началась еще в начале первой половины XX века. В настоящий момент можно выделить два класса систем компьютеризации инженерной деятельности (КИД): системы автоматизированного проектирования (САПР) и автоматизации управления (АСУ).

Первые коммерческие САПР появились на рынке в 60-х годах ХХ-го века. Ориентированы они были на автоматизацию конструирования и назывались CAD-системами. Впоследствии значительное развитие получили также системы автоматизации проектирования технологических процессов (САРР), программирования изготовления деталей на станках с ЧПУ (САМ) и инженерных расчетов (САЕ - Computer Aided Engineering).

Далее под термином САПР будут подразумеваться, в основном, системы, направленные на автоматизацию выполнения конструкторских проектов.

Степень специализации системы определяет способность САПР выполнять задачи, характерные для конкретной профессиональной деятельности (проектирование инженерных сетей, печатных плат, зданий и сооружений, конструкций одежды и т.п.). Универсальные САПР, в отличие от специализированных, предназначены для выполнения общепроектных задач без учета специфики работы в конкретной профессиональной деятельности.

В настоящее время системы автоматизированного проектирования (далее САПР) широко применяются во многих производственных отраслях. Использованием САПР достигают две цели:

1) Повышение производительности труда, т.е. сокращение сроков проектирования, уменьшения стоимости проектирования и производства;

2) Повышение качества выпускаемой продукции.

Эти цели достигаются путем:

1) Совершенствования проектирования на основе применения математических методов и средств вычислительной техники;

2) Автоматизации процесса поиска, обработки и выдачи информации;

3) Использования методов оптимизации и многовариантного проектирования, применение математических моделей отражающих особенности проектируемых объектов, комплектующих изделий и материалов;

4) Создания единого банка данных, в котором сведения о проектируемом объекте на всех этапах его разработки;

5) Повышения качества оформления проектируемой документации;

6) Унификации и стандартизации методов проектирования;

7) Взаимодействия САПР различного уровня и функционального назначения;

8) Подготовки и переподготовки специалистов;

1.2 Оптимизация программного обеспечения систем автоматизированного проектирования

Для реализации задач пользователей необходим программный инструментарий - точные и подробные инструкции, содержащие последовательность действий по обработке информации. Сам по себе компьютер не обладает знаниями ни в одной области своего применения, все эти знания сосредоточены в выполняемых на компьютере программах. Программное обеспечение САПР включает комплекс программ различного назначения, обеспечивающих функционирование компьютерной системы и решение задач автоматизированного проектирования.

При структурировании ПО используют понятия пакета прикладных программ (ППП), программных систем, комплексов и компонентов. Пакет прикладных программ -совокупность программ, объединенных общностью применения, т.е. возможностью совместного исполнения или ориентацией на определенный класс задач. Комплекс по определению в Единой системе программной документации (ЕСПД) - сложная программа, которую можно разделить на составные части. Компоненты - составные части программ, имеющие свое функциональное назначение. Понятие "комплекс - компонент" аналогичны понятиям "система - элемент" в блочно-иерархическом проектировании сложных систем, следовательно, на каждом иерархическом уровне проектирования ПО эти понятия наполняются своим конкретным содержанием. Так, операционная система ОС ЕС - комплекс, а компилятор с ФОРТРАНА - его компонент. На уровне проектирования компилятора он рассматривается как комплекс, а синтаксический анализатор и генератор кода - его компоненты.[2]

Составными структурными частями САПР, жестко связанными с организационной структурой проектной организации, являются подсистемы, в которых при помощи специализированных комплексов средств решается функционально законченная последовательность задач САПР.

По назначению подсистемы разделяют на проектирующие и обслуживающие.

Проектирующие подсистемы имеют объектную ориентацию и реализуют определенный этап (стадию) проектирования или группу непосредственно связанных проектных задач.

Примеры проектирующих подсистем: эскизное проектирование изделий, проектирование корпусных деталей, проектирование технологических процессов механической обработки.

Обслуживающие подсистемы имеют общесистемное применение и обеспечивают поддержку функционирования проектирующих подсистем, а также оформление, передачу и вывод полученных в них результатов.

Примеры обслуживающих подсистем: автоматизированный банк данных, подсистемы документирования, подсистема графического ввода-вывода.

Формирование и использование моделей объекта проектирования в прикладных задачах осуществляется комплексом средств автоматизированного проектирования (КСАП) системы (или подсистемы).

Структурными частями КСАП системы являются различные комплексы средств, а также компоненты организационного обеспечения.

Комплексы средств относят к промышленным изделиям, подлежащим изготовлению, тиражированию и применению в составе САПР, и документируют как специфицируемые изделия.

Комплексы средств подразделяют на комплексы средств одного вида обеспечения (технического, программного, информационного) и комбинированные.

Комплексы средств одного вида обеспечения содержат компоненты одного вида обеспечения; комплексы средств комбинированные - совокупность компонентов разных видов обеспечения.

Комбинированные КСАП, относящиеся к продукции производственно-технического назначения, подразделяются на:

программно-методические (ПМК);

программно технические (ПТК).

Программно-методический комплекс представляет собой взаимосвязанную совокупность компонентов программного, информационного и методического обеспечения (включая компоненты математического и лингвистического обеспечении), необходимую для получения законченного проектного решения по объекту проектирования (одной или нескольким его частям или объекту в целом) или выполнения унифицированных процедур.

В зависимости от назначения ПМК подразделяют на общесистемные и базовые.

Общесистемные ПМК направлены на объекты проектирования и вместе с операционными системами ЭВМ являются операционной средой, в которой функционируют базовые комплексы.

Базовые ПМК могут быть проблемно-ориентированными и объектно-ориентированными, в зависимости от того, реализуют ли они проектные процедуры унифицированные или специфические для определенного класса объектов.

Проблемно-ориентированные ПМК могут включать программные средства, предназначенные для автоматизированного упорядочения исходных данных, требований и ограничений к объекту проектирования в целом или к сборочным единицам; выбор физического принципа действия объекта проектирования; выбор технических решений и структуры объекта проектирования; оценку показателей качества (технологичности) конструкций, проектирование маршрута обработки деталей.

Объектно-ориентированные ПМК отражают особенности объектов проектирования как совокупной предметной области. К таким ПМК, например, относят ПМК, поддерживающие автоматизированное проектирование сборочных единиц; проектирование деталей на основе стандартных или заимствованных решении; деталей на основе синтеза их из элементов формы; технологических процессов по видам обработки деталей и т. п.

Программно-технический комплекс представляет собой взаимосвязанную совокупность компонентов технического обеспечения.

В зависимости от назначения ПТК различают: автоматизированные рабочие места (АРМ); центральные вычислительные комплексы (ЦВК).

Комплексы средств могут объединять свои вычислительные и информационные ресурсы, образуя локальные вычислительные сети подсистем или систем в целом.

Структурными частями комплексов средств являются компоненты следующих видов обеспечения: программного, информационного, методического, математического, лингвистического и технического.

Компоненты видов обеспечения выполняют заданную функцию и представляют наименьший (неделимый) самостоятельно разрабатываемый (или покупной) элемент САПР (например, программа, инструкция, дисплей и т.п.). Эффективное функционирование КСАП и взаимодействие структурных частей САПР всех уровней должно достигаться за счет ориентации на стандартные интерфейсы и протоколы связи, обеспечивающие взаимодействие комплексов средств.

Эффективное функционирование КСАП должно достигаться за счет взаимосогласованной разработки (согласование с покупными) компонентов, входящих в состав комплексов средств.

КСАП обслуживающих подсистем, а также отдельные ПТК этих подсистем могут использоваться при функционировании всех подсистем.

Общесистемные ПМК включают в себя программное, информационное, методическое и другие виды обеспечении. Они предназначены для выполнения унифицированных процедур по управлению, контролю, планированию вычислительного процесса, распределению ресурсов САПР и реализации других функций, являющихся общими для подсистем или САПР в целом.

Примеры общесистемных ПМК: мониторные системы, системы управления БД, информационно-поисковые системы, средства машинной графики, подсистема обеспечения диалогового режима и др.

Основными функциями мониторных систем являются: формирование заданий с контролем пакета задач, требуемых и наличных ресурсов, права доступа к базе данных с установлением приоритета и номера очереди; обработка директив языков управления заданиями и задачами, а также реакция на прерывания с перехватом управления, анализом причин и их интерпретацией в терминах, понятных проектировщику; обслуживание потоков задач с организацией диалогового и интерактивно-графического сопровождения в условиях параллельной работы подсистем; управление проектированием в автоматических режимах с анализом качества исполнения проектных операций, проверкой критериев повторения этапа или продолжения маршрута, выбором альтернативных вариантов маршрута; ведение и оптимизация статистики эксплуатации системы; распределение ресурсов САПР с учетом приоритетов заданий, задач и подсистем, плановых заданий и текущих указаний и запросов; защита ресурсов и данных от несанкционированного доступа и непредусмотренных воздействий.

Информационно-поисковые системы (ИПС) в САПР выполняют такие функции, как заполнение информационного фонда (инфотеки) сведениями; арифметическую обработку цифровых данных и лексическую обработку текстов; обработку информационных запросов с целью поиска требуемых сведений; обработку выходных данных и формирование выходных документов. Особенности ИПС заключаются в том, что запросы к ним формируются не программным путем, а непосредственно пользователями, и не на формальном языке, понятном монитору, а на естественном языке в виде последовательности ключевых слов - дескрипторов. Перечень дескрипторов, содержащихся во всех принятых на хранение описаниях, составляет словарь дескрипторов, или тезаурус, и предназначен для формирования поисковых предписаний.

Возможности САПР, удобства ее применения и эффективность во многом определяются качеством ее программного обеспечения. Любое достаточно совершенное программное обеспечение должно удовлетворять целому ряду свойств. Основными из них являются следующие:

Модульность - это свойство, определяющее структуру программного обеспечения. Модульная система состоит из отдельных частей - модулей. Каждый модуль имеет свое имя, решает осмысленную задачу, автономно отлаживается. Для него четко определены входные и выходные параметры. Модульная система по сравнению с моноблочной легче проектируется, отлаживается, понимается, модифицируется и расширяется. Все большие программные системы имеют модульную структуру.

Модифицируемость - свойство иметь структуру, позволяющую вносить требуемые изменения.

Структурированность - это свойство программы, возникающее с применением в ней преимущественно канонических структур. Структурное программирование повышает производительность труда разработчиков программ, упрощает логику программ, повышает их надежность и корректность, облегчает отладку, тестирование, сопровождение, обеспечивает возможность доказательства правильности программы.

Надежность - свойство удовлетворительно выполнять необходимые функции. Для обеспечения надежности программного обеспечения САПР используются высоконадежные модули, избыточность, т. е. для решения одной и той же задачи используется несколько алгоритмов. Это особенно касается задач оптимизации, которые очень чувствительны к методу решения.

Расширяемость - свойство программного обеспечения, позволяющее добавлять в него новые модули. САПР - это развивающаяся система, поэтому данное свойство должно быть одним из неотъемлемых свойств разрабатываемого программного обеспечения.

Селективность - это возможность автономного использования компонентов программного обеспечения наряду с их использованием в составе комплексов. Данное свойство обеспечивает возможность решать не только крупные сложные задачи САПР, но и частные большие задачи.

Эффективность - свойство программного обеспечения выполнять требуемые от него функции без излишних затрат ресурсов, процессорного времени, памяти ЭВМ, трудозатрат программистов и т. д. Для повышения эффективности программы следует, в первую очередь, оптимизировать те модули, которые больше всего потребляют времени ЭВМ, а также использовать оптимизирующие трансляторы.

Точность - свойство выдавать результаты, удовлетворяющие требованиям основного назначения программного обеспечения. Программирование с использованием САПР основано на математических моделях проектируемого объекта, его узлов, элементов и систем. Поэтому точность и адекватность моделей имеют решающее значение в САПР.

Разнообразие - на разных стадиях проектирования используют модели разных уровней сложности, описывающие проектируемый объект с разной глубиной и подробностью. Поэтому в составе программного обеспечения САПР должны быть модели всех требуемых уровней. Проектирование состоит из этапа синтеза и анализа на каждой стадии проектирования. На этапе синтеза рассматриваются тысячи вариантов проектных решений, поэтому нужно использовать модели как можно более низкого уровня. На этапе анализа синтезированных вариантов выделяются те, которые эффективны по множеству частных критериев. Наконец, используя имитационную модель более высокого уровня по сравнению с ранее используемыми моделями, производится отбор оптимального варианта из множества возможных.

Удобство для пользователя - свойство программного обеспечения, позволяющее непрофессиональному программисту решать задачи проектирования с использованием САПР, формируя задания на проблемно-ориентированном (почти профессиональном) языке.

Мобильность - это возможность использовать программное обеспечение на ЭВМ других типов.

Документация - программное обеспечение состоит не только из программ, но оно включает и описания. Сложные программные системы (такие, как операционная система, программы САПР, АСУ и т. д.) имеют несколько уровней описания: руководство для системного программиста; руководство для прикладного программиста; руководство для оператора.

Руководство оператора содержит описание устройств ЭВМ, необходимых для функционирования САПР; порядок загрузки и настройка программ; реакцию оператора на сообщения программы.

Разработка документации для программ ведется их авторами одновременно с проектированием и разработкой самих программ. Это гарантирует хорошее качество документации и то, что не будут упущены какие-то детали и особенности программы. Большое значение придается комментированию программ в текстах самих программ. Вводные комментарии описывают назначение модуля, входные и выходные параметры, содержат указания по вызову модуля, список используемых модулей, название применяемых математических методов со ссылкой на литературные источники, сведения о времени выполнения модуля и требуемом объеме памяти.

Перед выполнением чертежных работ необходимо установить программное обеспечение. Для выполнения проектных чертежей данной дипломной работы использовалась лицензионное программное обеспечение, которое находится в свободном доступе на сайте производителя http://ascon.ru.

На сайте можно скачать пробную лицензионную версию на 30 дней, либо Компас-3D Home который практически ничем не отличается от лицензионной версии, период лицензии составит 60 дней, либо скачать Компас-3D LT,- тогда лицензия будет действовать неограниченное время, но не будет возможности создавать 3D сборки. Для выполнения чертежей данной квалификационной работы была скачана пробная лицензионная версия на 30 дней, далее после истечения 30 дневного периода приложение перейдет в демо-режим, т.е. не будет возможности сохранять чертежи, далее можно будет либо продлить лицензию, либо скачать более доступную версию приложения 2.

Рассмотрим системные требования для установки ПО:

Операционная система:

MS Windows8 и выше;

MS Windows7 SP1 и выше;

MS Windows Vista SP2 и выше (все перечисленные версии поддерживают 32 и 64 разрядные версии);

MS Windows ХР SP3 (только 32 разрядная версия).

Для работы с 64 разрядной версией необходим многоядерный процессор с объемом оперативной памяти не менее 8Гб.

Необходима поддержка центральным процессором инструкций SSE2.

Установщик Windows Installer версии не ниже 4.5.

Наличие Microsoft NET Framework версии 4.0 и позднее 2.



1.3 Классификация системы автоматизированного проектирования по степени автоматизации

В последние годы получили широкое распространение универсальные CAD/CAM/CAE-системы, которые предназначены для комплексной автоматизации процессов проектирования, конструирования и производства продукции машиностроения. Их классификация перечислена на рисунке 1.

В них фактически объединены три системы разного назначения, разработанные на единой базе, аббревиатуры которых расшифровываются следующим образом:

CAD - Computer Aided Design - компьютерная поддержка конструирования,

САМ - Computer Aided Manufacturing - компьютерная поддержка производства,

САЕ - Computer Aided Engineering - компьютерная поддержка инженерного анализа.

Для организации параллельного проектирования - коллективной работы специалистов различного профиля с моделью (полным электронным описанием) двигателя часто используется среда PDM (Product Data Management - управление данными проекта). Обязательно наличие системы поддержки принятия решений (СППР), без которой трудно избежать ошибок во время принятия особо ответственных решений. Все это дает новое качество - проектирование и изготовление превращается в виртуальную технологию изготовления электронного макета двигателя.

В основе графических систем лежат трехмерные геометрические моделировщики, а также сервис, соответствующий функциональному назначению. Ядром такого ПО являются графические редакторы, реализующие модели и методы трехмерного (3D) геометрического моделирования и плоского (2D) черчения.



Рисунок 1. - Управляемые системы

Окружение такого ядра представлено большим числом программ, относящихся либо к инструментальным средствам генерации конкретных версий, либо к интерфейсу с другими частями. Основу этих программ составляет набор графических примитивов и операций плоской графики. Обычно в набор примитивов (базовых элементов синтеза изображений) входят отрезок прямой, ломаная линия, полилиния, плавная линия, сплайн, дуга, окружность, эллипс, прямоугольник, многоугольник, ломаный контур, штриховка, "заливка", элементы простановки размеров и оформления чертежей. В число операций входят: перенос (сдвиг), поворот, масштабирование, (копирование, мультиплицирование, зеркальное отображение, построение касательных, обрезка, добавление и удаление узлов, изменение цвета и типа линий. Некомфортные операции представлены построением скруглений, фасок, эквидистант, деформацией изображений.

В большинстве систем применяются и более сложные операции. Среди них аппликация, т.е. возможность наложения одного графического элемента (прозрачного или непрозрачного) на другой, в том числе автоматическое удаление и восстановление скрытых линий. Выполнение метрических расчетов (различных моментов инерции, площадей, координат центра тяжести) для плоских сечений и (объема, площадей поверхности, координат центра тяжести) для пространственных элементов. Применяются три типа моделей трехмерной графики (каркасные, поверхностные, твердотельные) с разными способами их построения (кинематическое движение, построение по секциям). Для них используются следующие операции трехмерного моделирования: нахождение линий пересечения, создание фактуры поверхности, получение проекций и сечений, а также другие.

В лучших системах имеется язык расширения. Это может быть оригинальный язык либо надстройка над известным алгоритмическим языком. Он позволяет быстро и просто разрабатывать приложения к системе. Пользовательский интерфейс направлен на быстрое освоение и удобную эксплуатацию системы, что обеспечивается применением пиктограмм, иерархических меню, многооконностью, наличием необходимых подсказок. Важной характеристикой графических систем является относительное быстродействие. Оно оценивается сравнением скоростей регенерации изображений в данной системе и в какой-либо широко распространенной системе.

Предусматривается возможность обмена данными с другими системами, которая реализуется использованием стандартных форматов, таких как DXF, IGES (для файлов в векторной форме), PCX, TIF, PIC (для файлов в растровой форме). Наиболее общий и современный стандарт PDES/STEP.

Требования к вычислительным ресурсам и составу периферийных устройств зависят от системы и от сложности создаваемого изделия. Для большинства систем необходимы рабочие станции. Некоторым достаточно и современных персональных компьютеров. Они должны быть объединены в локальную сеть преимущественно типа "клиент-сервер", которая обеспечивает применение систем распределимых вычислений и рациональное использование имеющегося сервера, терминалов и линий передачи данных. Необходимо иметь выход в Интернет. Требуемое быстродействие ЭВМ определяется в основном процедурами трехмерного моделирования.

Необходим цветной дисплей с высокой разрешающей способностью и достаточным размером экрана (не менее 22 дюймов). Обязателен хороший принтер, лазерный или струйный, плоттер для вывода чертежной документации нужного формата, сканер .

В зависимости от функциональных возможностей, набора модулей и структурной организации CAD/CAM/CAE-системы можно условно разделить на три группы: "легкие" (низкий уровень), "тяжелые" (средний уровень) и "полномасштабные" (высокий уровень) системы, как показано на рис. 3.2.3.

В тяжелых системах выполнение чертежа начинается сразу с построения трехмерной геометрической модели. На экране дисплея она изображается в виде аксонометрического чертежа. В случае необходимости из него в дальнейшем можно получить проекции объекта на координатные плоскости и чертеж в ортогональных проекциях, но такая необходимость возникает только при не автоматизированном производстве.

Рисунок 2.- Уровни систем

В легких системах чертежи изготавливаются в обратном порядке. Сначала выполняется плоский чертеж, как правило, в ортогональных проекциях, а затем по нему выполняются в автоматизированном режиме пространственный чертеж и геометрическая модель. Используются они в основном для вспомогательных целей или для частичной автоматизации процесса проектирования.

Полномасштабные системы - это тоже тяжелые системы, но дополненные средствами ведения проекта, т. е. они дополнительно имеют специализированный банк данных, в котором хранятся все чертежи данного проекта, и систему управления процессом проектирования.

Можно утверждать, что в будущем для автоматизированного проектирования преимущественно будут использоваться "тяжелые" системы, поскольку они значительно снижают трудоемкость проектирования и конструирования. Главное преимущество легких систем заключается в их более низкой стоимости, поэтому они будут применяться еще длительное время параллельно с тяжелыми системами для экономии средств.

Тяжелые системы

Наибольшими возможностями обладают полномасштабные тяжелые CAD/CAM/CAE системы. Наиболее распространенными из них являются CADDS-5, CATIA, Cimatron, Euclid, I-DEAS, INTERGRAPH, MicroStation, Pro/ENGINEER, Unigraphics и некоторые другие. Это сложные многофункциональные системы, в состав которых входит большой набор модулей различного назначения, Типовой набор модулей включает:

- графическое ядро (как правило, второго поколения);

- широкий набор модулей для различных видов анализа с использованием МКЭ (метода конечных элементов) и моделирования

кинематики и динамики механизмов;

- набор модулей для генерации управляющих программ для различных видов механообработки NC);

- модули обмена данными в различных графических форматах

(IGES, STEP, DXF, VGA-FS и др.);

- модули управления данными проекта в гетерогенной сети (на

пример, PDM);

- собственная или коммерческая СУБД.

Этот базовый набор модулей дополняется различными вспомогательными модулями, расширяющими возможности систем. Очень часто в состав универсальных систем включаются широко известные специализированные пакеты, такие как ADAMS, Ansys, ISPA, MoldFlow, Nastran, Nisa II, Patran.

Основной принцип твердотельного моделирования - построение сложных моделей простыми средствами. Для построения любого твердого тела необходимо сначала создать плоский эскиз в модуле Sketcher. Причем совсем необязательно сразу вычерчивать точный эскиз, вполне достаточно выдержать форму эскиза, а затем образмерить. Образмеривание очень важно для последующей параметризации. Указывать необходимо только те размеры, которые в будущем будут параметризованы. Вовсе необязательно при проектировании многоступенчатого компрессора каждый раз строить диск заново, можно использовать существующую параметрическую модель, корректируя нужные размеры. На любую модель может быть заведена документация, включающая рабочие чертежи и спецификации

Легкие системы

Легкие системы обычно имеют ограниченный набор модулей, включающий геометрический моделлер (графическое ядро) с 3D-поверхностной графикой (иногда с 3D-твердотельной), модуль визуализации трехмерных тел, модуль генерации программ для оборудования с ЧПУ и др. Как правило, легкие системы эксплуатируются на недорогих ПЭВМ или дешевых рабочих станциях (PC). Подобные системы обычно не имеют модулей управления данными проекта, функционального анализа проекта и управления механосборками. К системам этого класса можно отнести такие недорогие и популярные в нашей стране системы, как AutoCAD, Caddy, MasterCAM и др. Отечественные системы, разработанные для ПЭВМ: ADEM (Москва), система Альфа (УГАТУ), КОМПАС (фирма "Аскон"), T-Flex (Москва); Кредо (НИЦ АСК), СПРУТ (Форт Диалог), TopCAD и др.

Фирмы постоянно наращивают возможности систем низкого уровня, приближая их к системам среднего уровня и полномасштабным системам. В России практически все моторные ОКБ, заводы и НИИ имеют и используют такого рода системы. С их помощью организуют чертежное хозяйство на предприятии.

САМ-системы

Это системы для подготовки управляющих программ для технологического оборудования с числовым программным управлением. Как правило, эти системы имеют собственный, достаточно развитый графический редактор, позволяющий на основе чертежа детали создавать ее геометрическую модель, которая затем используется для генерации управляющей программы. Примеров таких программ для ПЭВМ и рабочих станций достаточно много, к наиболее известным, можно отнести следующие: SmartCAM, CIM CAD, Cimplex, Euclid, PEPS, DUCT, Спрут и др. Часто они специализируются на конкретных видах механообработки или имеют набор специализированных модулей.

Рисунок 3.-Схема управления технологическим оборудованием

Применение САМ-систем в совокупности с другими организационными и техническими мероприятиями позволяет сократить срок технологической подготовки производства в среднем в 3 раза.

Глава 2. Эффективная система автоматизированного проектирования - компас-3D

2.1 Компонентный состав оболочки Компас-3D

"Компас-3D" - это универсальная система трехмерного проектирования, необходимая для решения задач архитектурно-строительного и технологического проектирования 2.

Программный пакет Компас-3D можно условно разделить на три большие составляющие:

а) Компас-3D- модуль для работы с трехмерными моделями;

б) Компас-График - чертежно-графический редактор;

в) Редактор спецификаций и текстовых документов.

Таким образом, основными компонентами Компас-3D являются - собственно система 3D-проектирования, система автоматизированного 2D-проектирования Компас-График. Система Компас-3D позволяет создать полноценную электронную трехмерную модель будущего изделия и получить следующие результаты:

избежать принципиальных ошибок на самых ранних стадиях проектирования;

наглядно представить будущее изделие;

произвести необходимые расчеты и оптимизацию конструкции без дорогостоящих натурных испытаний;

изменять и модифицировать проект в кратчайшие сроки;

сократить время подготовки изделия к изготовлению, используя Компас-3D в связке с CAM-системами;

используя 3D-модели подготовить маркетинговые материалы за несколько кликов.

Компас-3D включает в себя:

инструменты для коллективной работы;

развитый инструментарий трехмерного твердотельного и поверхностного моделирования;

вариационное прямое моделирование с помощью геометрических и размерных ограничений;

инструменты работы с исполнениями и конфигурациями деталей и сборочных единиц;

средства работы над проектами, содержащими несколько десятков тысяч деталей и стандартных изделий;

инструменты моделирования деталей из листового материала с последующим автоматическим получением чертежа развертки;

специальные возможности, облегчающие построение литейных форм: литейные уклоны, линии разъема, полости по форме детали (в том числе с заданием усадки);

инструменты создания пользовательских библиотек типовых элементов;

возможность получения конструкторской и технологической документации, в соответствии с ГОСТ, ISO, DIN или стандартов предприятия: чертежи, простые и групповые спецификации, отчеты, схемы, таблицы, текстовые документы;

возможность простановки размеров и обозначений в трехмерных моделях (поддержка стандарта ГОСТ 2.052-2006 "ЕСКД. Электронная модель изделия");

средства для передачи данных в различные CAD/CAM/CAE-системы;

возможность быстрого перехода от проектирования к изготовлению деталей с использованием CAM-систем и станков с ЧПУ.

Базовая функциональность продукта легко расширяется за счёт различных приложений, дополняющих функционал КОМПАС-3D эффективным инструментарием для решения специализированных инженерных задач. Например, приложения для проектирования трубопроводов, металлоконструкций, различных деталей машин позволяют большую часть действий выполнять автоматически, сокращая общее время разработки проекта в несколько раз.

Для использования КОМПАС-3D в строительном проектировании существует несколько подходов:

Формирование 3D-моделей на основе 2D-моделей. Применяется для визуализации принятого проектного решения при создании чертежей;

Редактирование сформированных 3D-моделей на основе 2D-моделей. Доработка проектного решения непосредственно в трехмерном пространстве и последующая генерация ассоциативных чертежей на основе 3D-модели;

Свободное моделирование в трехмерном пространстве для создания нестандартных элементов, оборудования, проработки узлов.

Система обладает мощным функционалом для работы над проектами разнообразной направленности и сложности.

Вы откроете для себя все преимущества строительного проектирования при решении задач различного уровня сложности: от проработки узлов металлоконструкции до планирования целого микрорайона.

Средства импорта/экспорта моделей (КОМПАС-3D поддерживает форматы IGES, SAT, XT, STEP, VRML) обеспечивают функционирование гетерогенного комплекса, содержащего различные проектирующие и расчетные системы.

Модульность системы позволяет пользователю самому определить набор необходимых ему приложений, которые обеспечивают только востребованную функциональность.

Интуитивно понятный интерфейс, мощная справочная система и встроенное интерактивное обучающее руководство "Азбука КОМПАС" позволяют освоить работу с системой в кратчайшие сроки.



2.2 Компас-3D в прикладных отраслях

Проектирование машиностроительных и приборостроительных изделий а также производственных помещений накладывает высокие требования к используемому инструменту. Компас-3D соответствует этим современным требованиям. Возможности системы обеспечивают проектирование машиностроительных изделий и участков любой сложности и в соответствии с самыми передовыми методиками проектирования.

В системе присутствуют инструменты для работы по методу "сверху вниз" или методике нисходящего проектирования, а также по методу "снизу вверх" 2.

Компас-3D позволяет работать над различными деталями и узлами с помощью твердотельного моделирования, которое подходит для проектирования различных валов, втулок, кронштейнов и корпусов самой разной конфигурации. Базовыми командами здесь выступают операции выдавливания и вращения.

Для машиностроения и приборостроения характерной задачей является работа по проектированию и последующему изготовлению изделий из листового металла. В Компас-3D присутствует богатый инструментарий по проектированию таких деталей, позволяющий создавать самые сложные конструкции из листа, с последующим автоматическим получением развертки на спроектированные детали. При проектировании листовых деталей и обечаек будет просто создавать детали с использованием:

обечайки;

сгибов;

подсечек;

вырезов;

элементов открытой и закрытой штамповки;

жалюзи и буртиков.

Проектирование с применением сложных поверхностей

При проектировании деталей со сложной геометрией предназначен функционал по поверхностному моделированию. Подобные задачи встречаются и при проектировании лопаток, и при проектировании корпусов приборов, которые изготавливаются из пластика. Использование поверхностного моделирования позволит получить детали самой различной формы и тем самым обеспечить требования, выдвигаемые к данным изделиям - будь то обтекаемость или эргономика. Имеется множество вариантов построения сложных поверхностей:

выдавливанием;

вращением;

кинематической операцией;

по сечениям;

по точкам;

по пласту точек;

по сети кривых.

Формирование электронной модели изделий

Проектируя участок по текущему ремонту в Компас-3D мы получили электронную модель, которая может содержать в себе данные, необходимые для изготовления и последующих этапов производства. Созданная в Компас-3D модель при необходимости может содержать:

свойства и наименование материала;

размеры с учетом допуска;

технические требования;

шероховатость;

допуски формы;

обозначение баз;

обозначение мест клеймения и маркирования.

Более того, получить документацию на такое изделие можно автоматически. Спецификация формируется по 3D-модели сборочной единицы, а создание чертежей заключается в расположении на формате чертежа ассоциативных видов с 3D-модели.

2.3 Настройка рабочей среды и основы работы в программе Компас-3D

Перед началом работы необходимо осуществить выбор типа документа. После запуска программы перед пользователем появляется окно выбора документа, документы могут быть следующих типов:

"Чертеж" - вид документа уже с заданной рамкой, по умолчанию А4, оформленный в соответствие с требованиями ГОСТ и ЕСКД.

"Фрагмент" - вид документа то же что и чертеж, но без рамки.

"Текстовый документ" - служит для создания документов при оформление расчетно - пояснительных записок, позволяет редактировать и исправлять текст.

"Спецификация" - создание спецификации на основе созданного чертежа.

"Сборка" - создание 3D сборки на основании ранее созданных деталей.

"Технологическая сборка" - создание также 3D сборки, в более ранних версиях программы этот вид документа отсутствует.

"Деталь" - создание 3D детали, позволяет создать деталь для последующей сборки.

Для выбора типа документа необходимо его выделить и перейти двойным щелчком мыши, перед нами появится документ с его оформлением для последующего редактирования.

Также можно воспользоваться шаблонами документов, необходимо только перейти на закладку "Шаблоны" после этого нам представится возможность выбора стандартных оформлений документов, можно и самим настроить оформление документа.

Например, чтобы изменить оформление чертежей необходимо воспользоваться следующими командами: Сервис > Библиотека стилей, типов, оформлений > Оформление чертежей и спецификаций.

Панель размеры

"Панель размеры" - необходима для нанесения размеров как линейных так и радиальных, можно указывать радиусы, скругления а также углы.

Рассмотрим основные команды панели "размеры":

"Авторазмер" - команда которая служит для нанесения размеров при этом достаточно просто выбрать объект не указывая точек задания размеров, также размер проставляется с отклонениями.

"Линейный размер" - команда необходимая для нанесения таких размеров как размер между двумя точками, цепной размер, размер от общей базы, и т.д.

"Диаметральный размер" - команда необходимая для нанесения размеров диаметра окружности.

"Радиальный размер" - необходим для нанесения радиусов, при этом радиус может быть обычным и обозначатся стрелкой, а может быть и с "изломом".

"Угловой размер" - также как и размер может быть угловым, от общей базы, цепным и т.д.

"Размер дуги окружности" - необходим для нанесения длины дуги.

"Размер высоты" - необходим для простановки предельных отклонений, не очень часто используется.

Панель обозначения

"Панель обозначения" также как и панель "размеры" необходима для оформления чертежей в соответствие с требованиями ЕСКД и ГОСТ. Панель "Обозначения" необходима для ввода текста, вставки таблиц, обозначения шероховатостей, обозначения позиций, нанесения допуска формы, линии разреза, выносного элемента, простановки осевых линий по 2 - м точкам, создания автоосевой линии, нанесения волнистой линии, условного пересечения. Как видим панель обозначений очень уместна для указания на чертежах технических требований, заполнения основной надписи и добавления таблицы на чертеж.

Панель обозначения

Рассмотрим основные элементы панели обозначений.

"Ввод текста" - команда необходимая для добавления текста, а также его редактирования, чтобы ввести текст необходимо выбрать область на которую добавляется текст, ввести текст и сохранить его нажав клавишу "Создать объект" или сочетанием клавиш Ctrl+Enter.

"Ввод таблицы" - Необходима для добавления и редактирования таблиц, чтобы ввести таблицу необходимо выбрать графическую область на которую необходимо добавить таблицу, указать параметры ячеек и сохранить тем же образом что и в предыдущей команде.

"Шероховатость" - команда предназначенная для нанесения шероховатости, может использоваться для обозначения шероховатостей поверхности, а также для указания общей шероховатости.

"Линия выноска" - необходима для объединения нескольких позиций или создания выносок элементов.

"Обозначение позиций" - необходима для обозначения позиций на чертеже, незаменима при вычерчивание сборочных чертежей.

"Допуск формы" - команда при помощи которой можно для той или иной детали указать отклонение и его размер (конусность, не параллельность и т.д.. Обычно применяется при построение рабочих чертежей.

"Линия разреза" - необходима для обозначения линии разреза.

"База" - команда простановки базы, т.е. точки относительно которой происходят измерения и простановка отклонений.

"Стрелка взгляда" - необходима для обозначения направления взгляда.

"Выносной элемент" - команда необходимая для обозначения и выделения фрагмента, в инженерной практике используется для показания на чертеже объектов небольших размеров, например: показать галтельный переход на валу и т.д.

"Осевая линия" - необходима для обозначения на чертеже осей проходящих через центр.

"Автоосевая линия" - необходима для обозначения осей, для простановки осей необходимо всего лишь выделить контур детали.

"Волнистая линия" - часто использует при показание на чертеже половины разреза, т.е. не что иное как линия обрыва.

"Условное пересечение" - позволяет построить условное пересечение нескольких объектов, применяется для построения пересечения одного объекта с условным пересечением другого объекта, например: построить пересечение линии с дугой, длина которой не доходит до линии.

2.4 Архитектурное проектирование в Компас-3D

Рассмотрим машиностроительную конфигурацию для Компас-3D V14.

В комплект поставки включена библиотека Металлоконструкции 3D, предназначенная для автоматизации процесса проектирования металлических конструкций из профилей металлопроката.

Возможности библиотеки Конструкция строится на основе образующих и выбранного сортамента. В качестве образующих могут выступать:

? отрезки в эскизах;

? сегменты пространственных ломаных;

? прямолинейные ребра.

Сортамент может быть выбран из контейнера шаблонов:

? пользователем вручную;

? автоматически, при выборе экземпляра сортамента в справочнике МиС. При построении конструкции может быть задана обработка деталей.

Способы обработки деталей:

? угловая разделка для угловых участков;

? деление прямолинейных участков металлоконструкции;

? отступ от узлов образующих. Доступны различные способы отсечения и удлинения деталей конструкций.

Контейнер шаблонов - в комплект поставки библиотеки входит контейнер шаблонов, содержащий модели значительной части сортаментов согласно отечественным стандартам (ГОСТ, ТУ, и др.).

Интеграция со Справочником Материалы и Сортаменты - реализована совместная работа библиотеки Металлоконструкции 3D и Справочника Материалы и Сортаменты. Варианты совместной работы: ? Автоматическое позиционирование на соответствующем сортаменте Справочника Материалы и Сортаменты после выбора определенного сортамента из набора. ? Автоматический выбор сортамента из набора, а также автоматическое определение необходимых параметров после выбора экземпляра сортамента из Справочника Материалы и Сортаменты. Для работы с библиотекой Металлоконструкции 3D требуется отдельно оплачиваемая лицензия.

Вся мыслительная мощь Компас-3D Машиностроительная конфигурация воплощена в инструментах специализированных модулей, подключаемых к Компас-3D Базовая конфигурация, - машиностроительных библиотеках.

Библиотека представляет собой приложение, созданное для расширения стандартных возможностей Компас-3D и ориентированное на конкретную задачу автоматизированного проектирования.

Интерактивный инструментарий библиотек достаточно прост, выдержан в едином с основной системой пользовательском стиле и легок в освоении. Рассмотрим некоторые инструменты библиотек и области их применения.

Трубопроводы 3D

Водопроводы, газопроводы, нефтепроводы, паропроводы создаются средствами библиотеки Трубопроводы 3D следующим образом:

формируем кривую (трассу);

протягиваем по ней трубу (непосредственно в команде построения трубы выбираются форма и размеры сечения, а также способы обработки сопряжений участков трасс: разделкой, отводами, тройниками, фланцами).

Приложение с этими задачами справляется успешно, и проектирование трубопроводов ускоряется в разы. Для этого в арсенале библиотеки имеются:

средства для работы с трассами;

средства прокладки труб и вставки арматуры;

сервисные средства (задание свойств, получение отчетов и анализ пересечений).

Готовые шаблоны труб и фитингов, оснащенные коннекторами (направляющими и присоединительными точками), избавляют проектировщика от рутинных построений и сопряжений.

Выполнение межблочного и внутриблочного монтажа, передача сигналов связи и информации, подвод питания к приборам, аппаратам и другим электротехническим устройствам, передача и распределение электрической энергии - в решении этих задач поможет библиотека Кабели и жгуты 3D.

Средствами данного приложения ведется состав жгута/кабеля, в котором хранятся позиционные обозначения входящих устройств, адреса соединителей, марки соединяющих проводов. Кроме того, проектировщик имеет возможность трассировки проводов/кабелей. Механизм создания 3D-жгута/кабеля основывается на указанной траектории прохода проводника (трассе) и наборе входящих в него проводов (диаметр сечения жгута/кабеля рассчитывается автоматически, согласно маркам входящих в него проводов).

На завершающем этапе осуществляется выпуск конструкторской документации на электрическое изделие, когда можно исполнить генерацию чертежа, автоматическую расстановку позиций, генерацию объектов спецификации (длины проводов рассчитываются автоматически и с заданным допуском). В дополнение к библиотеке имеются ECAD-конверторы, позволяющие получать информацию из других САПР для электроники (P-CAD, Altium Designer и пр.): электрические схемы, BOM, 3D-печатные платы.



Глава 3. Организация работы и проектирование агрегатного участка

3.1 Выбор метода организации производства технического обслуживания и ремонта на агрегатном участке

...