Современные системы проектирования CAD системы.

Лекция 2 Современные системы проектирования CAD системы Отметим, что в этом разделе находятся не только так называемые «чистые» CAD пакеты, но и комбинированные (CAD/CAM/CAE). Как уже отмечалось, основным направлением развития САПР является интеграция, поэтому встретить пакет который позволяет только проектировать или только разрабатывать программы для станков с ЧПУ практически невозможно. Системы, которые преимущественно используют для разработки для станков с ЧПУ находятся в разделе CAM систем. EUCLID − САПР высокого уровня, охватывающая все этапы проектирования, разработана фирмой MATRA DATAVISION, с оборотом более 10 миллиардов долларов США. Фирма занимается разработкой, продажей и сопровождением программного обеспечения CAD/CAM/CAE/PDM и программной среды для создания приложений. Основные продукты фирмы имеют торговые марки: EUCLID, STRIM, PRELUDE, CAS.CADE. Они предназначены для таких областей, как авиация, космос, автомобилестроение, оборона, электромеханика, промышленный дизайн, атомное машиностроение, инжиниринг, производство товаров широкого потребления и др. Разработчик - MATRA DATAVISION, Франция. Примером может служить салон автомобиля Renault. CATIА/CADAM Solutions − это полностью интегрированная универсальная CAD/CAM/CAE система высокого уровня, позволяющая обеспечить параллельное проведение конструкторско-производственного цикла CATIA, являясь универсальной системой автоматизированного проектирования, испытания и изготовления, широко применяется на крупных машиностроительных предприятиях во всем мире для автоматизированного проектирования, подготовки производства, реинжиниринга. Отличительные характеристики: администрирование - планирование, управление ресурсами, инспектирование и документирование проекта; самый совершенная система моделирования; описание всех механических связей между компонентами объекта и приведение их в состояние пространственного взаимопозиционирования; автоматический анализ геометрических и логических конфликтов; анализ свойств сложных сборок; разработанный инструментарий трассировок систем коммуникаций с соблюдением заданных ограничений; специализированные приложения для технологической подготовки производства. Компании DASSAULT SYSTEMES (Франция) и IBM (США) являются совместными разработчиками и распространителями системы. Pro/ENGINEER − cистема высокого уровня, САПР для единого цикла проектирование-производство. Программный комплекс Pro/ENGINEER охватывает весь цикл "конструирование−производство" в машиностроении. Ядро Pro/ENGINEER использует уникальную по своим возможностям технологию − Proven Technology, основанную на граничных представлениях. Многоплатформенная система: Unix, Solaris, Windows. Разработчик - Parametric Technology Corporation США. Возможности системы, с описанием основных модулей рассматриваются в отдельной главе. Unigraphics − CAD/CAM/CAE система высокого уровня. Unigraphics позволяет осуществлять полностью виртуальное проектирование изделий, механообработка деталей сложных форм, имеет полностью ассоциативную базу данных мастер-модели, Unigraphics Solutions, одна из самых быстроразвивающихся компаний, производящих системы автоматизированного проектирования, производства и управления проектами, занимается разработкой, продажей и технической поддержкой программного обеспечения для автоматизации проектирования, производства, инженерного анализа и управления проектами для всех областей промышленности, включая автомобилестроение, авиационную и космическую промышленности, станкостроение, производство товаров народного потребления и т.п. Разработчик − Unigraphics Solutions, Inc., США. SolidWorks − мощный машиностроительный CAD пакет для твердотельного пapaметpического моделиpовaния сложных деталей и сборок. Системa констpуиpовaния среднего клaссa, бaзиpующaяся нa пapaметpическом геометрическом ядpе Parasolid. Создaнa специaльно для использовaния нa пеpсонaльных компьютеpaх под упpaвлением опеpaционных систем Windows. Разработчик − SolidWorks Corporation, США. Пример модели, разработанной в системе SolidWorks приведен на. CADkey − 3D графический пакет для проектирования, твёрдотельного, поверхностного и каркасного моделирования, визуализации и документирования простых и сложных деталей и сборочных единиц. CADdy − предназначена для решения комплексных интегрированных технологий от стадии проектирования до стадии производства в таких областях, как: архитектура; проектирование промышленных установок; машиностроение; электроника; оборудование зданий (отопление, вентиляция, сантехника, электротехника); инженерные сети и дороги; геодезия, картография. SolidEdge − является принципиально новой системой автоматизированного конструирования, которая предназначена для разработки сборочных узлов и геометрического моделирования отдельных деталей. Solid Edge разработан специально для конструирования изделий машиностроения. Является системой среднего уровня, которая обеспечивает эффективное объектно-ориентированное параметрическое моделирование в среде Windows. Базируется на ядре геометрического моделирования Parasolid. Разработчик − Unigraphics Solutions, США. T-FLEX CAD − система обладает следующими возможностями: параметрическое проектирование и моделировании; проектирование сборок и выполнение сборочных чертежей; полный набор функций создания и редактирования чертежей; пространственное моделирование, базирующееся на технологии ACIS; параметрическое трёхмерное твёрдотельное моделирование; управление чертежами; подготовка данных для систем с ЧПУ; имитация движения конструкции. Разработка российской фирмы "Топ Системы". THNK3 − система автоматизированного проектирования для машиностроения среднего уровня. Обеспечивает двумерное проектирование, трёхмерное поверхностное и твердотельное моделирование, проектирование изделий из листовых материалов, ассоциативность двумерного чертежа с трёхмерной моделью, фотореалистичное представление проекта. Разработчик − thnk3, Inc., США. CADMAX SolidMaster − система автоматизированного проектирования, обеспечивающая двумерное проектирование, трёхмерное поверхностное и твердотельное моделирование. Разработчик − CADMAX Corp., США. CAM системы Cimatron − интегрированная CAD/CAM система, предоставляющая полный набор средств для конструирования изделий, разработки чертёжно-конструкторской документации, инженерного анализа, создания управляющих программ для станков с ЧПУ. Cimatron удовлетворяет запросам и требованиям самого широкого круга пользователей, работает на различных платформах, в том числе на персональных компьютерах. Пользователями системы в мире являются около 6000 компаний. Разработчик − Cimatron Ltd., Израиль. MasterCAM − CAD/CAM система, занимающая лидирующее положение в мире по количеству продаж и инсталляций пакета среди CAD/CAM систем. Обеспечивает каркасное и поверхностное моделирование деталей, визуализацию и документирование простых и сложных деталей и сборочных единиц, разработку управляющих программ для токарной, фрезерной, электроэрозионной обработки на станках с ЧПУ. Разработчик − CNC Software, США. ГеММа ЗД – отечественная система, позволяет осуществлять программирование 2-х, 3-х, 4-х и 5-и координатных фрезерных операций, 2-х, 3-х, 4-х координатных электроэрозионных и сверлильных операций. Возможно планирование выбора закрытых и полузакрытых областей (колодцы, карманы) последовательностью фрез различных размеров и геометрии. Функции системы: широкий набор траектории обработки, разметка, выборка каналов на поверхностях, торцовка ребер, обработка усеченных сопряжений типа “кривая-поверхность” (кромки смыкания для форм, бобышки, бонки и др.). Отдельным звеном в цепи САМ систем стоят системы, служащие для проверки управляющих программ. Такие системы бывают как бесплатными, так и коммерческими, имеющими широкий спектр возможностей. VERICUT является мировым лидером среди средств проверки управляющих программ (УП) для оборудования с ЧПУ. VERICUT в интерактивном режиме моделирует фрезерование, сверление, точение, электроэрозионную обработку и комбинированные операции фрезерования/точения. Ошибки в траектории инструмента, которые могут привести к браку детали, повредить приспособление или сломать режущий инструмент, могут быть легко идентифицированы и исправлены до реального пробного пуска. Это дает Вам возможность фактически устранить процесс ручной проверки УП в производственных условиях. NCManager – российская разработка, интерпретирует вводимый файл в формате АРТ в соответствии с установленной в данный момент моделью стойки ЧПУ. Эта модель загружается из файла описания стойки. Прочитанные траектории отображаются в графическом окне как трехмерные кривые. Управление видами позволяет произвольно менять точку зрения, выбирать масштаб, устанавливать стандартные виды и т. д. Цветом и типом линии выделяются рабочие и холостые перемещения, циклы и подпрограммы. Возможны режимы отображения с учетом и/или без учета коррекции. Динамические привязки позволяют точно измерить координаты любой точки на траектории и расстояния между точками. Системы автоматизированного анализа (расчета) − САЕ В отличие от CAD/CAM систем, САЕ системы, как правило, не имеют мощных геометрических моделеров, а представляют собой только средства для разбиения на конечные элементы (КЭ) и расчетно-аналитическую часть. Большинство систем имеют модули для проведения многокритериальной оптимизации. Как уже говорилось в данной работе, встроенные САЕ модули имеют Pro/E, Unigrafics, Catia, I-DEAS, позволяющие в знакомой CAD-среде провести статический, динамический и кинематический анализ и оптимизировать изде-лие (MECHANISM/Pro (Pro/E); UG Mechanisms, CAT/ADAMS (Catia), I-DEAS Mechanisms), Dynamic Designer. По этой причине здесь описаны только специализированные САЕ системы. ADAMS − обеспечивает полное компьютерное моделирование сложных механических систем, включая полный статический, динамический, кинематический анализ механизмов, в том числе в масштабе реального времени. Пакеты имитации и моделирования ADAMS/Android, ADAMS/Driver, ADAMS/Tire и ADAMS/Vehicle используются для изучения взаимодействия антропологической модели человека с любыми механическими системами, реакции водителя, взаимодействия покрышек с дорожным покрытием. ABAQUS – семейство конечно-элементных программ для многоцелевого инженерного анализа, является универсальным, мощным, надежным программным продуктом для решения в рамках одной конечно-элементной модели самых сложных и ответственных задач: прочность, теплопередача, теплообмен и излучение, диффузионный массоперенос, акустика, контактный анализ, пьезоэлектрика, комбинация всех типов анализа. ABAQUS – приобрел всемирную известность как лучший инструмент для решения задач с преобладанием всех типов нелинейного поведения. Модели материалов позволяют описывать металлы, чугун, резину, пластмассы, композитные материалы, упругие и хрупкие пены, бетон, песок, глину и т.д. ANSYS − универсальный, многофункциональный конечно-элементный пакет. Позволяет проводить статический и динамический анализ конструкций с учетом геометрической (в том числе, 2D и 3D контактные задачи абсолютно жестко-деформируемого тела) и физической нелинейности, анализа усталостных характеристик, решение задач линейной и нелинейной устойчивости. Позволяет выполнять электромагнитные, гидроаэродинамические, акустические расчеты. Существует возможность многокритериальной оптимизации. Система ANSYS получила на западе [4] и у нас в стране [5] большое распространение и при проектировании режущего инструмента. Примером может служить анализ напряжений в теле концевой цилиндрической фрезы. DESIGN SPACE − позволяет в процессе проектирования предсказать поведение изделия и провести оценку прочности, тепловой анализ. Не требует глубокого знания МКЭ. С ANSYS объединяется при помощи совместных шаблонов. LS-DYNA − многоцелевой конечно-элементный комплекс предназначен для анализа высоконелинейных и быстротекущих процессов в задачах механики твердого и жидкого тела, таких как: процессы обработки металлов давлением (прокат, экструзия, штамповка, резка, сверхпластическое формование и т.п.), ударно-контактные взаимодействия с разрушением (аварии транспортных средств с оценкой безопасности пассажира – удар автомобиля о преграду, взаимодействие пассажира с ремнем безопасности и воздушной подушкой, и т.д.), сейсмические воздействия, взрывные воздействия на конструкцию, взаимодействия жидкости с элементами конструкции, падение, пробивание. COSMOS − программный комплекс предназначен для анализа конструкций по методу конечных элементов. Кроме традиционных типов анализа – линейный и нелинейный статический расчет, устойчивость, определение собственных частот и форм колебаний, частотный отклик и переходные процессы, тепловые задачи − COSMOS/M служит и для исследования процессов усталости, ползучести, оптимизации конструкций, а также для моделирования электромагнитных полей. NASTRAN − программный комплекс, разработанный Noran EngineeringInc, предназначен для прочностного, динамического и теплового анализа конструкций по методу конечных элементов. NE/Nastran является одним из самых быстрых решателей для персональных компьютеров. CTAR-CD – пакет предназначен для решения задач механики жидкостей и газов. Течения в сложных геометрических границах со свободными поверхностями, нестационарные процессы, фазовые переходы, многокомпонентные течения, кавитационные процессы, химические реакции и физика горения и др. FASTFORM, DYNAFORM − специализированные программы для моделирования процессов глубокой листовой штамповки-вытяжки, а также проката листового, профильного, гидроформования. MOLD FLOW − анализ литья пластмасс, выдержки под давлением и выдержки на охлаждение, течения, охлаждения, деформаций и напряжений, подбор материала, оптимизация формы и системы впрыска, поиск оптимального технологического режима усадки и исполнительных размеров формообразующих деталей (ФОД), анализ ориентации волокна. PLASTIC ADVISER – система для проведения предварительного анализа литья пластмасс и определения режимов литья. SIMTEC, MAGMA − анализ литья металлов моделирование процесса заливки и затвердения металла, микроструктура, пористость.