Основные особенности и перспективы развития современных САD/САМ систем

     ЖУРНАЛ!!!

     CAD/CAM Cimatron- это уникальная философия интегрированных технологий, гарантирующая пользователям достижение практических результатов за счет полноты функциональных возможностей системы.

Мощные  средства гибридного моделирования  обеспечивают возможность как восходящей, так и нисходящей реализации проектов сложных изделий с полной параметризацией  и ассоциативностью и применением  высококачественной поверхностной  геометрии.

Автоматическое  формирование чертежно-графической  документации в полном соответствии с ЕСКД и ЕСТД обеспечивает исключительную производительность и качество работы чертежника.

Разнообразные средства проектирования технологической  оснастки и управляющих программ для различных типов обработки  на станках с ЧПУ позволяют  до минимума сократить сроки выпуска  новых изделий.

CAD модуль Cimatron:

     Система предлагает единую параметрическую  гибридную среду для 2D/3D каркасного, поверхностного и твердотельного моделирования, включая выполнение булевых операций над объектами разной природы. Поддерживаются и соответствующие гибридные  сборки. При работе со сборками доступны все команды моделирования деталей.

Мощные  средства разработки и использования  каталогов стандартных деталей  и сборок включают поддержку так  называемых "вырезающих объектов". При компоновке деталей и сборок эти объекты автоматически создают  в смежных моделях соответствующие  вырезы. Особенно удобно, что "вырезающие объекты" могут отличаться от базовых  деталей и сборок не только размерами, но и топологией.

     Cimatron E является процессно-ориентированной  системой. Другими словами, система  не только имеет специализированные  модули и подсистемы, но и сам  процесс разработки оснастки  в ней разделен на этапы  в соответствии со сложившейся  мировой практикой:

- прием модели изделия от заказчика в форматах Cimatron E или других CAD-систем,

- создание моделей операционных заготовок (поковок, отливок),

разделение  исходной модели на наборы формообразующей  поверхностей оснастки,

- проектирование формообразующей оснастки,

- проектирование оснастки второго порядка (электроды и др.),

- выпуск чертежно-графической документации,

- разработка управляющих программ (УП) для оборудования с ЧПУ.

В  Приложении  представлен  макет  детали, выполненной  при  помощи компьютерной технологии Cimatron Ltd.

     Значительных  успехов достигли также отечественные  разработки - системы Компас, T-Flex. Спрут  и др. 

Система трехмерного моделирования  КОМПАС-3D

     Система КОМПАС-3D предназначена для создания трехмерных параметрических моделей  отдельных деталей и сборочных  единиц, содержащих как типичные, так и нестандартные, уникальные, конструктивные элементы. Параметрическая технология позволяет быстро получать модели типовых изделий на основе однажды спроектированного прототипа. Многочисленные сервисные функции облегчают решение вспомогательных задач проектирования и обслуживания производства. Ключевой особенностью системы КОМПАС-3D является использование собственного математического ядра и параметрических технологий. Основная задача, решаемая системой - это моделирование изделий с целью существенного сокращения периода проектирования и скорейшего их запуска в производство. Эти цели достигаются благодаря возможностям: 

     - быстрого получения конструкторской  и технологической документации, необходимой для выпуска изделий  (сборочных чертежей, спецификаций, деталировок и т.д.),

     - расчета геометрических и массо-центровочных  характеристик изделий и последующей  передачи геометрии изделий в  расчетные пакеты,

     - передачи геометрии в пакеты  разработки управляющих программ  для оборудования с ЧПУ, 

     - создания дополнительных изображений  изделий (например, для составления  каталогов, создания иллюстраций  к технической документации и  т. д.).

     Моделирование изделий в КОМПАС-3D можно вести  различными способами: "снизу вверх" (используя готовые компоненты), "сверху вниз" (проектируя компоненты в контексте конструкции), опираясь на компоновочный эскиз (например, кинематическую схему) либо смешанным способом. Такая  идеология обеспечивает получение  легко модифицируемых ассоциативных  моделей. Средства импорта/экспорта моделей (КОМПАС-3D поддерживает форматы IGES, SAT, XT, STEP, VRML) обеспечивают обмен данными  со смежниками и заказчиками, а также  функционирование гетерогенного комплекса, содержащего различные CAD/CAM/CAE системы  в рамках одного предприятия.

     Система обладает мощным функционалом для работы над проектами, включающими несколько  тысяч подсборок, деталей и стандартных  изделий. 

     http://www.arbyte.ru/cadcam/solutions/comp3d.shtml

     Таким  образом,  современные программные  продукты CAD/САМ/САЕ-систем позволяют  анализировать процессы   при  изготовлении  детали  при заполнения пресс формы, ее охлаждения, усадки и коробления отливок и т. д., дают ответы на вопросы, которые раньше можно было получить только после выполнения пробных циклов литья. Компьютерная модель изделия позволяет получить информацию о расположении линий спая, потенциально слабых местах конструкции и наличии воздушных ловушек, склонности к короблению и возникновению внутренних напряжений в отливке. Она помогает оптимизировать разработку технологического процесса и выбирать рациональные варианты конструкции изделия. 

     Отметим некоторые основные тенденции развития CAD/CAM  систем, которые в последние годы усилиями тысяч разработчиков превратились в мощные и надежные системы, автоматизирующие выполнение практически всех распространенных операций проектирования и технологической подготовки к производству. Для последних версий наиболее распространенных CAD/CAM систем характерен ряд общих моментов их эволюционного развития: – пользовательский интерфейс CAD систем всех уровней с каждой версией становится удобнее;

– CAD системы среднего класса все более тесно интегрируются с CAM и PDM системами и содержат некоторые элементы CAE систем, что позволяет конструкторам выполнять простейшие инженерные расчеты, не покидая единого пользовательского интерфейса;

– CAD системы содержат утилиты для обнаружения и исправления наиболее распространенных ошибок данных, возникающих при передаче моделей из одной системы в другую;

– CAD системы для твердотельного моделирования среднего класса теперь включают средства моделирования поверхностей сложной формы, что необходимо при работе с изделиями из листового металла;

– CAD модели становятся все более фотореалистичными. 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Перспективы  развития систем CAD/CAM 

     Использование систем автоматизированного проектирования является необходимым шагом на пути технического прогресса. Использование CAD/CAM систем для решения конструкторских, технологических, и других задач хоть и требует материального (для покупки и установки программного пакета, например) и временного вложений (на освоение программы),но хорошо окупает себя, так как во много раз снижает временные затраты на проектирование и подготовку производства нового изделия, документирование и при решении многих других задач;  а также облегчает работу с библиотеками (банками данных) уже существующих приспособлений; спецификациями и т.д.

     В целом CAD/CAM/CAE-системы являются для  отечественных предприятий вполне знакомыми и привычными инструментами, активно используемыми в повседневной деятельности.

Основные  концепции развития CAD/CAM систем в XXI веке:

- Разработка  интеллектуальных систем, использующих  базы знаний, позволяют оказывать  инженеру существенную помощь  в принятии решений.

- Разработка  интегрированных систем позволит  реализовать совмещенное проектирование. Для его реализации необходимо  использование единой концептуальной  конструкторско-технологической модели  данных.

- Разработка  индивидуальных систем. Эта концепция  направлена на минимизацию экономического  показателя: отношения стоимости  программно-технических средств  к эффективности системы. Для  достижения оптимума каждое рабочее  место, имеющее определенное функциональное  назначение, должно быть оснащено  техническими средствами, обладающими  производительностью, необходимой  для этого назначения, а также  необходимыми и достаточными  программными средствами. Это означает, что персональные компьютеры  должны иметь и персональные  компьютерные средства.

     В машиностроении грядет переход от проектирования к моделированию (например, уже появившаяся технология цифрового прототипа).

     Традиционное  высококлассное САПР-подразделение  состоит из рабочих мест конструкторов  и технологов, а также средств  быстрого прототипирования, позволяющих  оперативно материализовать модель разрабатываемого изделия. История  прототипирующих машин насчитывает  более 15 лет, существует несколько технологий, позволяющих без классической машинной обработки создавать материальные предметы (например, управляемые напыление-спекание или полимеризация, лазерное вырезание слоев с последующим их склеиванием или спеканием и т. д.). За последние годы техника прототипирования стала одновременно доступнее и совершеннее. Причем настолько совершеннее, что появилась возможность с ее помощью создавать не прототипы, а непосредственно изделия. Достоинств (и недостатков при современном уровне развития) у такого производства много. Но главные достоинства оправдывают все – сокращение фактически до нуля дистанции от машинной модели до материального предмета и фундаментальная возможность создания предметов с геометрией, недоступной любым известным способам машинной обработки.

     Не  следует думать, что речь идет о  чем-то экспериментальном или экзотическом. «Цеха» digital manufacturing уже вовсю работают у самых требовательных к качеству производителей. Например, концерн BMW в  цехах DDM изготовляет корпуса для  ручных инструментов, используемых работниками  на конвейерах. Так как люди проводят весь рабочий день с этими инструментами  в руках, их вес является очень  важным показателем. DDM позволяет изготовлять  корпуса одновременно более прочные  и на 75% менее тяжелые, чем классические способы обработки – и то и  другое достигается за счет тщательно  спроектированной и смоделированной  геометрии и возможности ее воплощения «в металле». http://kulman.com.

     В ближайшее время, на мой взгляд, будут  очень востребованы системы автоматизированной подготовки технологических процессов - MPM (manufacturing process management). Сейчас такие  системы - удел промышленных гигантов, но думаю, скоро начнется период их активного внедрения на средних  предприятиях, тем более что целый  ряд поставщиков готовит такие  решения специально для этого  сегмента.

     Изготовители  систем управления реализуют передовые  концепции и инновационные технологии в виде новейшего программного и аппаратного обеспечения. При этом обеспечивается совместимость с предыдущими версиями, что позволит запустить на новейших системах ранее разработанное программное обеспечение. Производители предпочитают  развивать ранее созданные системы путем  расширения их функциональностей и (или) изменения ядра. Этим, собственно, объясняется тот факт, что в последнее время на рынке не появляются революционно новые технические решения, а системы управления планомерно эволюционируют. 
 

Заключение 

     Итак,  использование компьютерных CAD/CAM технологий позволяет смоделировать сквозной процесс конструкторско-технологической подготовки производства.  Внедрение современных компьютерных технологий на российских промышленных предприятиях позволяет им выжить и преуспеть на рынке машиностроительной продукции в условиях жесткой конкуренции.

     Без производства не будет продаж. С  этим никто спорить не будет. «Японское  чудо» основано на максимальной интенсификации – максимум роботов, станков с  ЧПУ и автоматики при минимуме рабочих. Этот подход вывел Японию в  число самых развитых стран за несколько десятков лет. С этим тоже никто не будет спорить.

     Автоматизация проектирования дает возможность предприятиям быстро реагировать на изменение  спроса, в короткие сроки выпускать  новые виды продукции, быстро модернизировать  выпускаемую продукцию, отслеживать  жизненный цикл изделий, эффективно повышать качество изделий. Современные  мировые тенденции развития диктуют  свои условия.