Компютърно подпомаганият дизайн (CAD) включва създаване на компютърни модели, дефинирани от геометрични параметри. Тези модели обикновено се появяват на компютърния монитор като триизмерно представяне на част или система от части, които могат лесно да бъдат променени чрез промяна на съответните параметри. CAD системите позволяват на дизайнерите да разглеждат обекти под голямо разнообразие от представяния и да тестват тези обекти, като симулират реални условия.
Компютърно подпомогнатото производство (CAM) използва данни от геометричния дизайн за управление на автоматизирани машини. CAM системите са свързани с компютърно цифрово управление (CNC) или системи за директно цифрово управление (DNC). Тези системи се различават от по-старите форми на цифрово управление (NC) по това, че геометричните данни се кодират механично. Тъй като и CAD, и CAM използват компютърно базирани методи за кодиране на геометрични данни, възможно е процесите на проектиране и производство да бъдат силно интегрирани. Системите за автоматизирано проектиране и производство обикновено се наричат CAD / CAM.
ПРОИЗХОДЪТ НА CAD / CAM
CAD произхожда от три отделни източника, които също служат за подчертаване на основните операции, които CAD системите предоставят. Първият източник на CAD е резултат от опити за автоматизиране на процеса на изготвяне. Тези разработки са пионери на изследователските лаборатории на General Motors в началото на 60-те години. Едно от важните спестяващи време предимства на компютърното моделиране пред традиционните методи за изготвяне е, че първите могат бързо да бъдат коригирани или манипулирани чрез промяна на параметрите на модела. Вторият източник на CAD е в тестването на проекти чрез симулация. Използването на компютърно моделиране за тестване на продукти е пионер от високотехнологични индустрии като космическата и полупроводниковата техника. Третият източник на разработка на САПР е резултат от усилията за улесняване на потока от процеса на проектиране към производствения процес, използвайки технологии за цифрово управление (NC), които се радват на широко приложение в много приложения до средата на 60-те години. Именно този източник доведе до връзката между CAD и CAM. Една от най-важните тенденции в CAD / CAM технологиите е все по-тясната интеграция между етапите на проектиране и производство на производствените процеси, базирани на CAD / CAM.
Разработването на CAD и CAM и по-специално връзката между двете преодолява традиционните недостатъци на NC по отношение на разходите, лекотата на използване и скоростта, като позволява проектирането и производството на дадена част да се извършва с помощта на същата система за кодиране на геометрични данни. Тази иновация значително съкрати периода между проектирането и производството и значително разшири обхвата на производствените процеси, за които автоматизираните машини могат да бъдат икономически използвани. Също толкова важно, CAD / CAM даде на дизайнера много по-пряк контрол върху производствения процес, създавайки възможност за напълно интегрирани процеси на проектиране и производство.
Бързото нарастване на използването на CAD / CAM технологии след началото на 70-те години стана възможно благодарение на разработването на масово произвеждани силициеви чипове и микропроцесора, което доведе до по-лесно достъпни компютри. Тъй като цените на компютрите продължиха да намаляват и тяхната процесорна мощ се подобряваше, използването на CAD / CAM се разшири от големите фирми, използвайки широкомащабни техники за масово производство, до фирми от всякакъв размер. Разширен е и обхватът на операциите, към които е приложен CAD / CAM. В допълнение към оформянето на части от традиционните процеси на металообработващи машини като щамповане, пробиване, фрезоване и шлайфане, CAD / CAM се използва от фирми, занимаващи се с производството на потребителска електроника, електронни компоненти, формовани пластмаси и множество други продукти . Компютрите също се използват за управление на редица производствени процеси (като химическа обработка), които не са строго дефинирани като CAM, тъй като данните за управление не се основават на геометрични параметри.
Използвайки CAD, е възможно да се симулира в три измерения движението на детайла през производствен процес. Този процес може да симулира скорости на подаване, ъгли и скорости на металообработващите машини, позицията на скобите за задържане на части, както и обхвата и други ограничения, ограничаващи работата на машината. Продължаващото развитие на симулацията на различни производствени процеси е едно от ключовите средства, чрез които CAD и CAM системите стават все по-интегрирани. CAD / CAM системите също улесняват комуникацията между участниците в проектирането, производството и други процеси. Това е от особено значение, когато една фирма договаря друга за проектиране или производство на компонент.
ПРЕДИМСТВА И НЕДОСТАТЪЦИ
Моделирането с CAD системи предлага редица предимства пред традиционните методи за чертане, които използват линийки, квадрати и компаси. Например дизайните могат да се променят, без да се изтриват и преначертават. CAD системите предлагат и функции за мащабиране, аналогични на обектива на камерата, при което дизайнерът може да увеличи определени елементи от модела, за да улесни проверката. Компютърните модели обикновено са триизмерни и могат да се въртят на всяка ос, точно както човек може да завърти действителен триизмерен модел в ръката си, което позволява на дизайнера да придобие по-пълно усещане за обекта. CAD системите също се поддават на моделиране на изрязани чертежи, в които се разкрива вътрешната форма на част, и на илюстриране на пространствените отношения между система от части.
За да разберете CAD, също е полезно да разберете какво не може CAD. CAD системите нямат средства за разбиране на реални концепции, като естеството на обекта, който се проектира, или функцията, която обектът ще обслужва. CAD системите функционират според способността си да кодифицират геометрични концепции. По този начин процесът на проектиране с помощта на CAD включва трансфер на идеята на дизайнера във формален геометричен модел. Усилията за разработване на компютърно базиран „изкуствен интелект“ (AI) все още не са успели да проникнат отвъд механичното - представено чрез геометрично (базирано на правила) моделиране.
Други ограничения на CAD се разглеждат чрез научни изследвания и разработки в областта на експертните системи. Тази област е получена от изследвания, направени в AI. Един пример за експертна система включва включване на информация за естеството на материалите - тяхното тегло, якост на опън, гъвкавост и т.н. - в CAD софтуер. Включвайки тази и друга информация, системата CAD би могла след това да „знае“ какво знае експертният инженер, когато този инженер създаде дизайн. След това системата може да имитира мисловния модел на инженера и всъщност да „създаде“ повече от дизайна. Експертните системи могат да включват прилагането на по-абстрактни принципи, като естеството на гравитацията и триенето, или функцията и връзката на често използвани части, като лостове или гайки и болтове. Експертните системи също могат да дойдат, за да променят начина, по който данните се съхраняват и извличат в CAD / CAM системи, замествайки йерархичната система с такава, която предлага по-голяма гъвкавост. Такива футуристични концепции обаче са силно зависими от нашите способности да анализираме човешките процеси на вземане на решения и да ги преобразуваме в механични еквиваленти, ако е възможно.
Една от ключовите области на развитие в CAD технологиите е симулацията на производителността. Сред най-често срещаните видове симулация са тестване за реакция на стрес и моделиране на процеса, чрез който дадена част може да бъде произведена, или динамичните връзки между система от части. При тестовете за стрес повърхностите на модела се показват чрез решетка или мрежа, които се изкривяват, тъй като детайлът е под симулиран физически или термичен стрес. Динамичните тестове функционират като допълнение или заместител на изграждането на работещи прототипи. Лекотата, с която могат да се променят спецификациите на дадена част, улеснява развитието на оптимална динамична ефективност, както по отношение на функционирането на система от части, така и при производството на която и да е част. Симулацията се използва и в електронната автоматизация на проектирането, при която симулираният поток на ток през верига позволява бързото тестване на различни конфигурации на компоненти.
Процесите на проектиране и производство са в известен смисъл концептуално отделими. И все пак процесът на проектиране трябва да се предприеме с разбиране на същността на производствения процес. Необходимо е например дизайнерът да знае свойствата на материалите, с които частта може да бъде изградена, различните техники, чрез които частта може да бъде оформена, и мащаба на производството, който е икономически жизнеспособен. Концептуалното припокриване между проектирането и производството подсказва потенциалните ползи от CAD и CAM и причината те да се разглеждат заедно като система.
Последните технически разработки повлияха коренно на полезността на CAD / CAM системите. Например непрекъснато нарастващата процесорна мощ на персоналните компютри им дава жизнеспособност като средство за CAD / CAM приложение. Друга важна тенденция е към създаването на единен стандарт CAD-CAM, така че различни пакети данни да могат да се обменят без забавяне на производството и доставката, ненужни ревизии на дизайна и други проблеми, които продължават да нарушават някои CAD-CAM инициативи. И накрая, CAD-CAM софтуерът продължава да се развива в такива сфери като визуално представяне и интегриране на приложения за моделиране и тестване.
ДЕЛОТО ЗА CAS И CAS / CAM
Концептуално и функционално паралелно развитие на CAD / CAM е CAS или CASE, компютърно подпомагано софтуерно инженерство. Както е дефинирано от SearchSMB.com в статията му за „CASE“, „CASE“ ¦ е използването на компютърно подпомогнат метод за организиране и контрол на разработването на софтуер, особено при големи, сложни проекти, включващи много софтуерни компоненти и хора. “ CASE датира от 70-те години, когато компютърните компании започват да прилагат концепции от опита на CAD / CAM, за да внесат повече дисциплина в процеса на разработване на софтуер.
Друго съкращение, вдъхновено от повсеместното присъствие на CAD / CAM в производствения сектор, е CAS / CAM. Тази фраза означава софтуер за автоматизирана продажба / автоматизиран маркетинг. В случая на CASE, както и CAS / CAM, ядрото на такива технологии е интегрирането на работните потоци и прилагането на доказани правила към повтарящ се процес.
БИБЛИОГРАФИЯ
Еймс, Бенджамин Б. „Как CAD поддържа всичко просто“. Новини за дизайна . 19 юни 2000 г.
„CAD софтуерът работи със символи от CADDetails.com.“ Мрежа за новини за продукти . 11 януари 2006 г.
„СЛУЧАЙ“. SearchSMB.com. Достъпно от http://searchsmb.techtarget.com/sDefinition/0,sid44_gci213838,00.html. Посетен на 27 януари 2006.
Кристман, Алън. „Технологични тенденции в CAM софтуера.“ Модерен магазин за машини . Декември 2005 г.
Леондес, Корнелий, изд. „Компютърно проектиране, инженеринг и производство“. Кн. 5 от Проектиране на производствени системи . CRC Press, 2001.
колко струва Хари Коник младши
'Какво имаш предвид?' Машиностроене-CIME . Ноември 2005 г.
