Структурный, геометрический и параметрический синтезы изделий

САПР по отраслевому назначению и целевому назначению

В области классификации САПР используется ряд устоявшихся англоязычных терминов, применяемых для классификации программных приложений и средств автоматизации САПР по отраслевому и целевому назначению.

MCAD (англ. mechanical computer-aided design) — автоматизированное проектирование механических устройств. Это машиностроительные САПР, применяются в автомобилестроение, судостроении, авиакосмической промышленности, производстве товаров народного потребления, включают в себя разработку деталей и сборок (механизмов) с использованием параметрического проектирования на основе конструктивных элементов, технологий поверхностного и объемного моделирования (SolidWorks, Autodesk Inventor, КОМПАС, CATIA);

По целевому назначению различают САПР или подсистемы САПР, которые обеспечивают различные аспекты проектирования.

CAD (англ. computer-aided design/drafting) — средства автоматизированного проектирования, предназначенные для автоматизации двумерного и/или трехмерного геометрического проектирования, создания конструкторской и/или технологической документации, и САПР общего назначения (проектирование и создание чертежей, геометрическое моделирование).

CAE (англ. computer-aided engineering) — средства автоматизации инженерных расчётов, анализа и симуляции физических процессов, осуществляют динамическое моделирование, проверку и оптимизацию изделий.

CAM (англ. computer-aided manufacturing) — средства технологической подготовки производства изделий, обеспечивают автоматизацию программирования и управления оборудования с ЧПУ или ГАПС (гибких автоматизированных производственных систем). Русским аналогом термина является АСТПП — автоматизированная система технологической подготовки производства.

CAPP (англ. computer-aided process planning) — средства автоматизации планирования технологических процессов применяемые на стыке систем CAD и CAM.

Многие системы автоматизированного проектирования совмещают в себе решение задач относящихся к различным аспектам проектирования CAD/CAM, CAD/CAE, CAD/CAE/CAM. Такие системы называют комплексными или интегрированными.

С помощью CAD -средств создаётся геометрическая модель изделия, которая используется в качестве входных данных в системах CAM, и на основе которой в системах CAE формируется требуемая для инженерного анализа модель исследуемого процесса.

Общая схема автоматизированного проектирования изображена на рис. 7.1.

Рис.7.1. Схема автоматизированного проектирования

Процесс автоматизированного проектирования устройств включает в себя следующие стадии:

• анализ технических требований;

• поиск в автоматизированном архиве наиболее близкого аналога, который можно принять за прототип;

• формирование структуры принципиального решения проектируемого изделия;

• проектный расчет изделия, заключающийся в определении значений его параметров, предварительном моделировании и оптимизации;

• проверочные расчеты значений параметров, уточненное моделирование;

• оформление и выпуск документации технического проекта на проектируемое устройство.

В результате выполнения этих работ формируется цифровой образ проектируемого устройства.

Для полученияцифровых образов деталей, позволяющих построить их рабочие чертежи и изготовить эти детали, необходимо выполнить следующие работы:

• декомпозиция цифрового образа общего вида; (Декомпозиция - процесс расчленения, позволяет рассматривать любую исследуемую систему как сложную, состоящую из отдельных взаимосвязанных подсистем, которые, в свою очередь, также могут быть расчленены на части. В качестве систем могут выступать не только материальные объекты, но и процессы, явления и понятия).

• идентификация образа детали; (т.е определение структуры объекта и его параметров путем анализа входных и выходных данных системы).

• конструирование соответствующей типовой детали;

• дополнение образа в диалоговом режиме соответствующей типовой детали конструктивно-технологическими элементами из имеющейся базы данных;

• конструирование оригинальной детали из унифицированных и вновь создаваемых конструктивно-технологических элементов;

• формирование полной модели рабочего чертежа детали;

• нормоконтроль и контроль на технологичность для полученной модели рабочего чертежа детали.

После выполнения названных работ для спроектированных деталей формируется и выпускается полный комплект технической документации, который может быть помещен в автоматизированный архив.

Наиболее распространенным подходом к структурному синтезу изделия является перебор вариантов. Для сокращения такого перебора целесообразно применять метод последовательного синтеза, когда компоновка изделия наращивается шаг за шагом, а получаемые при этом промежуточные коды являются частичными. При этом весьма распространенным является режим диалога.

Помимо структурного, выделяется еще и этап геометрического синтеза, проводимый для каждой из синтезированных структур в режиме диалога.

Процедура геометрического синтеза включает в себя:

• синтез объемов, соответствующих элементам компоновки;

• предварительное эвристическое определение размеров элементов компоновки;

• размещение синтезированных элементов в пространстве и соединение их;

• объединение всех ветвей компоновки в единый геометрический образ.

Завершающим этапом автоматического проектирования является параметрический синтез изделия, когда оно подвергается многокритериальной параметрической оптимизации. Варьируемыми могут быть различные конструктивные и эксплуатационные параметры изделия, такие как его размерные и весовые характеристики, диапазон рабочих режимов, технологичность и др. Эффективным здесь может оказаться метод эвристического перебора вариантов. При этом нужно исходить из знания того, как изменения того или иного параметра изделия отразятся на критериях оптимальности, т.е. следует ли увеличивать или, наоборот, уменьшать соответствующий параметр.

Дата добавления: 2014-01-07