3 Функциональное разделение и характеристики

САПР в машиностроении

1. Конструкторские САПР (САПР-К, CAD-системы)

Функции CAD-систем в машиностроении подразделяют на две большие группы:

– двумерное (2D) проектирование; к этим функциям относятся черчение и оформление конструкторской документации;

– трёхмерное (3D) проектирование; сюда относятся получение трёхмерных моделей объектов и их реалистичная визуализация, взаимное преобразование двумерных и трёхмерных моделей, расчёты параметров трёхмерных моделей.

САПР-К условно можно разделить на две группы по фактору стоимости:

1. Для массового пользователя (относительно дешёвые).

2. Для специалистов и промышленного применения (дорогие).

Первая группа ориентирована преимущественно на двумерную графику и менее требовательна в отношении вычислительных ресурсов. Вторая группа ориентирована в основном на геометрическое (трёхмерное) моделирование, получение и оформление конструкторской документации обычно осуществляется с помощью предварительной разработки 3D моделей.

В настоящее время наиболее широко используются следующие CAD-системы, предназначенные для машиностроения:

– в первой группе: AutoCAD (Autodesk); АДЕМ ; bCAD (ПроПроГруппа, Новосибирск); Caddy (Ziegler Informatics); Компас (Аскон, С-Петербург); Спрут (Sprut Technology, Набережные Челны); Кредо (АСК, Москва).

– во второй группе: Pro/Engineer (PTC – Parametric Technology Corp.), Unigraphics (EDS Unigraphics); SolidEdge (Intergraph); CATIA (Dassault Systemes), EUCLID (Matra Datavision), CADDS.5 (Computervision, ныне входит в PTC) и др.

– системы, занимающие промежуточное положение: Cimatron, Microstation (Bentley), Euclid Prelude (Matra Datavision), T-FlexCAD (ТопСистемы, Москва) и др.

C ростом возможностей персональных ЭВМ грани между “дорогими” и “дешёвыми” CAD/CAM-системами постепенно стираются.

2. Технологические САПР (САПР-Т, CAM-системы)

Основные функции CAM-систем : разработка технологических процессов, синтез управляющих программ для технологического оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ), моделирование процессов обработки, в том числе построение траекторий относительного движения инструмента и заготовки в процессе обработки, генерация постпроцессоров для конкретных типов оборудования с ЧПУ, расчет норм времени обработки.

Системы САПР-Т, как правило, очень тесно интегрируются с системами САПР-К или вообще являются их модулями, как, например, Компас Автопроект, Pro/Technology.

3. САПР функционального проектирования (САПР-Ф, CAE-системы)

В целом функции CAE-систем довольно разнообразны, так как связаны с проектными процедурами анализа, моделирования, оптимизации проектных решений.

В состав машиностроительных CAE-систем прежде всего включают программы для реализации следующих процедур:

– моделирование полей физических величин, в том числе анализ прочности, который чаще всего выполняется методом конечных элементов (МКЭ);

– расчет состояний и переходных процессов на макроуровне;

– имитационное моделирование сложных производственных систем на основе моделей массового обслуживания и сетей Петри.

Примеры систем моделирования полей физических величин в соответствии с МКЭ: Nastran, Ansys, Cosmos, Nisa, Moldflow.

Примеры систем моделирования динамических процессов на макроуровне: Adams и Dyna – в механических системах, Spice – в электронных схемах, ПА 9 – для многоаспектного моделирования, т.е. для моделирования систем, принципы действия которых основаны на взаимовлиянии физических процессов различной природы.

Для удобства адаптации САПР к нуждам конкретных приложений, для обеспечения её развития целесообразно иметь в составе САПР инструментальные средства адаптации и развития. Эти средства представлены той или иной CASE-технологией, включая языки расширения. В некоторых САПР применяют оригинальные инструментальные среды.

Примерами могут служить объектно-интерактивная среда CAS.CADE в системе EUCLID, содержащая библиотеку компонентов, в САПР T-Flex CAD предусмотрена разработка дополнений в средах Visual C++ и Visual Basic.

Важное значение для обеспечения открытости САПР, ее интегрируемости с другими автоматизированными системами имеют интерфейсы, представляемые реализованными в системе форматами межпрограммных обменов. Очевидно, что, в первую очередь, необходимо обеспечить связи между CAE, CAD и CAM-подсистемами.

В качестве языков – форматов межпрограммных обменов – используются IGES, DXF, Express (ISO 10303-11, входит в совокупность стандартов STEP), SAT (формат ядра ACIS) и др.

Наиболее перспективными считаются диалекты языка Express, что объясняется общим характером стандартов STEP, их направленностью на различные приложения, а также на использование в современных распределенных проектных и производственных системах. Действительно, такие форматы, как IGES или DXF, описывают только геометрию объектов, в то время как в обменах между различными САПР и их подсистемами фигурируют данные о различных свойствах и атрибутах изделий.