31. Системы автоматизированного проектирования для создания 2D-чертежей и 3D-моделирования
Оглавление
§ 31. Системы автоматизированного проектирования для создания 2D-чертежей и 3D-моделирования
На ваш взгляд, позволят ли знания и умения выполнения графических изображений ручным способом быстрее освоить построение этих изображений с помощью компьютера?
- Вы узнаете : что такое система автоматизированного проектирования, какие преимущества в изготовлении чертежа она предоставляет специалистам, возможности наиболее распространенных систем автоматизированного проектирования (AutoCAD, Компас-ЗD, ArchiCAD, SolidWorks).
- Вы научитесь: отличать автоматизированные системы от неавтоматизированных.
Сайт: | Профильное обучение |
Курс: | Черчение. 10 класс |
Книга: | § 31. Системы автоматизированного проектирования для создания 2D-чертежей и 3D-моделирования |
Напечатано:: | Гость |
Дата: | Среда, 5 Январь 2022, 15:26 |
Оглавление
Понятие об автоматизированном проектировании.
В настоящее время при изготовлении чертежей и другой конструкторской документации применяют систему автоматизированного проектирования (САПР). Использование компьютера предоставляет конструкторам и технологам значительные преимущества в изготовлении чертежей, освобождает их от объемных графических операций, а также повышает производительность труда.
Благодаря САПР удается автоматизировать самую трудоемкую часть работы (в процессе традиционного проектирования на разработку и оформление чертежей приходится около 70 % от общих трудозатрат конструкторской работы, 15 % — на организацию и ведение архивов и 15 % — на проектирование, включающее в себя разработку продукта, расчеты, согласования и т. д.). Объектом проектирования являются промышленные изделия и процессы, объекты и документация. В процессе автоматизированного проектирования создается электронный эквивалент чертежа, а вместо бумаги и чертежных инструментов используется экран компьютера, клавиатура и манипулятор — мышь.
Появление первых программ для автоматизации проектирования относится ко второй половине XX в. В начале 1960-х гг. на заре вычислительной техники в компании General Motors была разработана интерактивная графическая система подготовки производства, а в 1971 г. ее создатель — доктор Патрик Хэнретти (его называют отцом САПР) — основал компанию Manufacturing and Consulting Services (MCS), оказавшую огромное влияние на развитие этой отрасли и составившую основу современных САПР.
Проектирование — это процесс создания описания, необходимого для построения в заданных условиях еще не существующего объекта.
Система автоматизированного проектирования (САПР) — комплекс средств автоматизации, взаимосвязанных с подразделениями проектной организации или коллективом специалистов (пользователем системы), выполняющий автоматизированное проектирование.
Основная функция САПР — выполнение автоматизированного проектирования на всех или отдельных стадиях проектирования объектов и их составных частей. САПР объединяет технические средства, различные виды обеспечения, параметры и характеристики которых выбирают, учитывая особенности задач инженерного проектирования объектов.
САПР имеет свои преимущества и недостатки.
- более быстрое выполнение чертежей;
- повышение точности выполнения;
- повышение качества;
- возможность многократного использования чертежа;
- ускорение расчетов и анализа при проектировании (мощные средства компьютерного моделирования позволяют выполнять на компьютерах часть проектных расчетов)
- высокая стоимость программного обеспечения и обновлений;
- высокие затраты на компьютерное оборудование;
- необходимость обучения и переобучения;
- необходимость модификации бизнес-процессов предприятий под САПР
В отличие от неавтоматизированных систем автоматизированные обеспечивают возможность производить геометрические построения, выполнять стандартное нанесение размеров, трехмерное моделирование, пользоваться библиотекой графических и текстовых объектов, работать с технической документацией.
Классификация САПР. По функциональному назначению САПР разделяют в зависимости от решаемых задач. Они могут значительно отличаться структурой, интерфейсом, быстродействием и т. д. (рис. 107)
Рассмотрим некоторые наиболее распространенные системы автоматизированного проектирования.
AutoCAD — программное обеспечение автоматизированного проектирования, созданное компанией Autodesk, с помощью которого архитекторы, инженеры и строители могут выполнять чертежи, необходимые в разнообразных областях технического проектирования, создавать точные двухмерные (2D) чертежи и трехмерные (3D) модели (рис. 108).
Система AutoCAD включает средства проектирования, моделирования и визуализации пространственных конструкций, доступа к внешним базам данных, интеллектуальные средства нанесения размеров на чертежи и др.
Доступны, например, автоматизация выполнения планов этажей, сечений деталей, рисование трубопроводов и электрических цепей с помощью библиотек деталей, автоматическое создание аннотаций, спецификаций (рис. 109). Кроме этого, возможно просматривать, создавать и редактировать чертежи AutoCAD как на компьютере, так и на мобильных устройствах.
Используя дополнительные источники информации, докажите, что AutoCAD является на сегодняшний день самой распространенной системой. Приведите примеры ее использования.
Компас-3D — система трехмерного моделирования компании АСКОН, разработанная специально для операционной среды MSWindows. Эта система стала стандартом для тысяч предприятий благодаря сочетанию простоты освоения и легкости работы с мощными функциональными возможностями твердотельного и поверхностного модели рования.
Широкие возможности системы обеспечивают проектирование машиностроительных деталей и сборочных единиц любой сложности в соответствии с передовыми методиками проектирования (рис. 110).
В Компас-3D присутствует богатый инструментарий по проектированию изделий из листового металла, позволяющий создавать самые сложные конструкции из листа, с последующим автоматическим получением развертки на спроектированные детали.
Проектируя в Компас-3D, можно получить электронную модель, которая будет содержать в себе данные, необходимые для ее изготовления и последующего изменения. При этом документацию на построенное изделие можно получить автоматически. Спецификация формируется по 3D-модели сборочной единицы, а создание чертежей заключается в расположении на формате чертежа ассоциативных видов с 3D-модели.
Система имеет простой и понятный интерфейс, благодаря которому можно быстро освоить функционал программы и приступить к работе.
Используя дополнительные источники информации, найдите подтверждение тому, что программа Компас-3D может быть освоена не только специалистами-инженерами, но и школьниками .
ArchiCAD — программный пакет, созданный фирмой Graphisoft, основанный на технологии информационного моделирования (Building Information Modeling — BIM).
Предназначен для проектирования архитектурно-строительных конструкций, а также элементов ландшафта, мебели и т. п.
Система ArchiCAD на начальных этапах работы с проектом фактически «строит» здание, используя при этом инструменты, имеющие свои полные аналоги в реальности: стены, перекрытия, окна, лестницы, разнообразные объекты и т. д. После завершения работ над «виртуальным зданием» проектировщик получает возможность извлекать разнообразную информацию о спроектированном объекте: поэтажные планы, фасады, разрезы, экспликации, спецификации, презентационные материалы и пр. Программа позволяет увидеть планируемый объект в реальности (рис. 111).
На ваш взгляд, для чего необходимо для каждого направления производства (машиностроения, строительства и т. д.) разрабатывать определенные программные пакеты САПР?
SolidWorks — программный комплекс САПР разработан компанией SolidWorks Corporation для автоматизации работ промышленного предприятия на этапах конструкторской и технологической подготовки производства.
В SolidWorks используется принцип трехмерного твердотельного и поверхностного параметрического проектирования, что позволяет создавать объемные детали и компоновать сборку в виде трехмерных электронных моделей, по которым создаются двухмерные чертежи и спецификации в соответствии с требованиями ЕСКД (рис. 112).
Процесс построения 3D-модели основывается на создании объемных геометрических элементов и выполнения различных операций между ними. Подобно конструктору LEGO модель собирается из стандартных элементов (блоков) и может быть отредактирована путем добавления (удаления) этих элементов или изменения характерных параметров блоков. 3D-модель несет в себе наиболее полное описание физических свойств объекта (объем, масса, моменты инерции) и дает проектировщику возможность работы в виртуальном 3D-пространстве, что позволяет на самом высоком уровне приблизить компьютерную модель к облику будущего изделия, исключая этап макетирования.
Используя дополнительные источники информации, определите преимущества данного программного продукта в сравнении с Компас-3D и AutoCAD.
Современные САПР дают возможность изменить подход создания чертежа на основе трехмерного моделирования. 3D-технологии представляют иной подход к созданию чертежа и направлены на создание реалистичной, наглядной, визуальной модели, не прибегая к построению чертежа. Чертежи получают на основе 3D-модели в автоматическом режиме (рис. 113).
Активное внедрение САПР не уменьшает значимость теоретических основ построения чертежа, а, наоборот, требует от специалиста более глубоких знаний методов работы с изображениями, свойств графических объектов, навыков преобразования и компоновки геометрических фигур
Проверим знания
1. Перечислите известные САПР, опишите их назначение.
2. Каковы основные черты современных САПР?
3. Перечислите функциональные возможности САПР «Компас-ЗD».
4. Как вы считаете, какими знаниями должны владеть будущие архитекторы, конструкторы, строители?
5. Подготовьте сообщение о том, какие еще существуют продукты САПР
Вопросы и задания повышенной сложности
В каких отраслях промышленности возможно внедрение САПР?
Каковы перспективы развития систем автоматизированного проектирования?
Графическая работа №7. Контур детали
Выполните чертеж контура детали в соответствии с представленной последовательностью работы в программе AutoCAD. Нанесите размеры.
Порядок выполнения работы (пример выполнения в программе AutoCAD):
Создайте документ на основе шаблона формата А4 командой «Создать» стандартной панели инструментов.
1. Сохраните работу под названием «Чертеж» в папку своей группы.
2. Проверьте настройки программы AutoCAD:
3. Анализ геометрических построений, необходимых для построения чертежа.
Построение осевых линий
1. Построения выполняются в слое «Осевой», выбрать который можно в раскрывающемся списке панели инструментов «Слои»:
1.1 Командой «Отрезок» постройте вертикальную линию (рис.а):
Команда: _line Первая точка:
Примечание: курсором укажите произвольно точку в верхней части формата.
Следующая точка или [отменить]:
Примечание: выполните построения быстрым вводом координат. Для этого курсором укажите направление, а с клавиатуры введите значение. Например, для построения вертикальной оси переместите курсор вниз и введите с клавиатуры длину вертикальной оси, например 150.
1.2 Командой «Отрезок» постройте горизонтальную линию (рис. б).
Примечание: длину горизонтальной оси возьмите 50.
1.3 Для выполнения недостающей горизонтальной линии относительно построенной ранее воспользуйтесь командой «Смещение» (рис. в):
Команда: _offset
Укажите расстояние смещения или [Через/Удалить/Слой] <Через>: 81.
Примечание: введите с клавиатуры расстояние.
Выберите объект для смещения или [Выход/Отменить] <Выход>:
Примечание: курсором укажите горизонтальную линию.
Укажите точку, определяющую сторону смещения, или [Выход/Несколько/Отменить] <Выход>:
Примечание: курсором укажите точку ниже объекта смещения.
1.4 Редактирование построений «ручками». После выделения на объекте появятся синие квадратики — «ручки». Установите курсор на крайней «ручке» и щелкните мышью, «ручка» изменит цвет, станет красной, активной.
Переместите курсор на необходимое расстояние.
Построение контура детали
2. Выполнение контура, определяющего характер детали. Построения выполняются в слое «Основной» аналогично выполнению осевых линий.
2.1 Командой «Круг» постройте окружности:
Команда: circle Центр круга или [3Т/2Т/ККР (кас кас радиус)]:
Примечание: курсором укажите точку на пересечении осевых линий.
Радиус круга или [Диаметр] <>:
Примечание: введите с клавиатуры значение радиуса.
2.2 Командой «Отрезок» выполните построения контура, используя быстрый ввод координат.
Деление окружности на равные части
3. Равномерное расположение элементов по окружности. Построения выполняются в слое «Рабочий»:
3.1 Выберите из выпадающего меню команду «Рисование» → «Точка» → «Поделить»;
Команда: _divide
Выберите объект для деления:
Примечание: укажите окружность, на которой размещаются повторяющиеся элементы.
Число сегментов или [Блок]: 3
Примечание: введите с клавиатуры количество повторяющихся элементов.
3.2 Командой «Круг» постройте повторяющуюся окружность;
3.3 Выполните копии командой «Копировать»;
Команда: _copy
Выберите объекты:
Примечание: укажите повторяющуюся окружность.
Базовая точка или [Перемещение/реЖим] <Перемещение>:
Примечание: укажите центр окружности.
Вторая точка или [Массив] <использовать для перемещения первую точку>:
Примечание: укажите точки, поделившие окружность на равные части).
*Данный этап работы можно выполнить командой «Массив».
4. Построение сопряжения:
4.1 Сопряжения прямых выполняется автоматически командой «Сопряжение»:
Команда: _fillet
Выберите первый объект или [отменить/полилиния/радиус/обрезка/Несколько]: Д
Примечание: выберите ключ «радиус» из контекстного меню, вызванного правой клавишей мыши, или горячей клавишей «Д» с клавиатуры.
Радиус сопряжения <0>:
Примечание: введите с клавиатуры значение, например 12.
Выберите первый объект или [оТменить/полИлиния/раДиус/оБрезка/Несколько]:
Примечание: укажите курсором первую сопрягаемую прямую.
Выберите второй объект или нажмите клавишу Shift при выборе, чтобы создать угол, или [Радиус]:
Примечание: укажите курсором вторую сопрягаемую прямую.
4.2 Сопряжения прямой с окружностью выполняется также автоматически командой «Сопряжение».
4.3 Внешнее сопряжение окружностей также выполняется автоматически командой «Сопряжение». построение внутреннего сопряжения окружностей выполняется:
4.4 Построением окружности командой «Круг» по 2 точкам касания, радиусу:
Команда: circle Центр круга или [3Т/2Т/ККР (кас кас радиус)]:
Примечание: выберите ключ «ККР(кас кас радиус)» из контекстного меню, вызванного правой клавишей мыши.
Укажите точку на объекте, задающую первую касательную:
Примечание: укажите касательную на первой окружности:
Укажите точку на объекте, задающую вторую касательную:
Примечание: укажите касательную на второй окружности:
Радиус круга <>:
Примечание: введите с клавиатуры значение радиуса, например 117.
4.5 обрезка части окружности командой «Обрезать».
Команда: trim
Выберите режущие кромки .
Выберите объекты или <выбрать все>:
Примечание: Выберите сопрягаемые окружности:
Выберите объекты:
Выберите обрезаемый (+Shift — удлиняемый) объект или [Линия/Секрамка/Проекция/Кромка/удалить/Отменить]:
5. Нанесение размеров:
5.1 Нанесите линейные размеры. Из выпадающего меню «Размеры» выберите команду «Линейный»:
Команда: _dimlinear
Начало первой выносной линии или:
Примечание: Курсором укажите место первой выносной лини.
Начало второй выносной линии:
Примечание: Курсором укажите место второй выносной линии.
Положение размерной линии или
[Мтекст/Текст/Угол/Горизонтальный/Вертикальный/Повернутый]:
Примечание: Курсором укажите место размерного текста.
5.2 Нанесите размеры на окружностях. Из выпадающего меню «Размеры» выберите команду «Диаметр»:
Команда: _dimdiameter
Выберите дугу или круг:
Положение размерной линии или [Мтекст/Текст/Угол]:
Примечание: Рассмотрим нанесение размера 3 отв Ø 10.
Для внесения текста при нанесении размера во втором запросе необходимо выбрать ключ Мтекст. Откроется встроенный редактор:
Кнопка представляет возможность вставку символа в текст. После завершения набора нажмите
.
5.3 Нанесите размеры на дугах. Из выпадающего меню «Размеры» выберите команду «Радиус»:
Команда: _dimradius
Выберите дугу или круг:
Размерный текст = 12
* Моделирование на основе чертежа контура детали
Далее компоновка и оформление чертежа выполняется в пространстве Листа. Создаются видовые окна, через которые объект и его фрагменты отображаются с различными параметрами.
6. Организация рабочего пространства в пространстве «Модель».
6.1 Отображение видовых экранов в режиме «Модель». Из выпадающего меню «Вид» выберите «Видовые экраны»→ «2ВЭкрана»:
Команда: _vports
Задайте параметр [Сохранить/Восстановить/Удалить/соЕдинить/Один/?/2/3/4/Переключить/Режим] <>:
Примечание: введите с клавиатуры количество видовых окон, например 2
Расположение в конфигурации [Горизонтально/Вертикально] <Вертикально>: В
Примечание: выберите ключ «Вертикально» из контекстного меню, вызванного правой клавишей мыши или горячей клавишей «В» с клавиатуры
Экран разделится на две части по вертикали.
6.2 Для отображения трехмерного пространства установите курсор в экране справа. Из выпадающего меню «Вид» выберите «3D виды»→«ЮЗ изометрия».
6.3 Для тонирования модели установите курсор в экране справа. Из выпадающего меню «Вид» выберите «Визуальные стили»→«Оттенки серого».
7. Преобразование контура детали в объемное тело:
7.1 Образование замкнутых областей:
7.2 Выполните копии контура командой «Копировать»;
Примечание: В данном примере создано 3 копии.
7.3 Преобразуйте копии, используя известные команды редактирования, и получите необходимый результат:
Примечание: В данном примере создано 3 фигуры по различию параметра высоты.
7.4 После создания фигур создайте замкнутый контур командой «Область».
Команда: _region
Выберите объекты:
Примечание: Выберите объекты фигуры.
7.5 Определение высоты выдавливания:
7.6 Задайте высоту созданных областей. Из выпадающего меню «Рисование» выберите «Моделирование»→ « Выдавить»
Команда: _extrude
Выберите объекты для выдавливания или [РEжим]:
Примечание: Выберите созданную в п. 10.1.3 область
Высота выдавливания или [Направление/Траектория/Угол конусности/Выражение] <0>:
Примечание: введите с клавиатуры значение высоты, например 15.
7.7 Задайте высоту для цилиндрических поверхностей детали.
7.8 Соберите объемные фигуры.
7.9 Выполните копию контура командой «Копировать»;
7.10 Командой «Переместить» переместите элементы в единую деталь
7.11 Редактирование тел:
7.11.1 Из выпадающего меню «Редактирование» выберите «Редактирование тела» → «Объединение»
Команда: _union
Выберите объекты:
Примечание: Выберите объекты.
7.11.2 Из выпадающего меню «Редактирование» выберите «Редактирование тела» → «Вычитание».
Команда: _subtract
Выберите объекты:
Примечание: Выберите объединенные объекты.
Выберите объекты:
8. Компоновка чертежа в рабочем пространстве «Лист»:
8.1 Укажите в нижней части рабочей зоны закладку «Лист»
8.2 Удалите видовое окно по умолчанию;
8.3 Создайте Из выпадающего меню «Вид» выберите «Видовые экраны»→ «2ВЭкрана»:
Команда: _vports
Задайте параметр [Сохранить/Восстановить/Удалить/соЕдинить/Один/?/2/3/4/Переключить/Режим] <>:
Примечание: введите с клавиатуры количество видовых окон, например 2.
Расположение в конфигурации [Горизонтально/Вертикально] <Вертикально>: В
Примечание: выберите ключ «Вертикально» из контекстного меню, вызванного правой клавишей мыши или горячей клавишей «В» с клавиатуры.
Экран разделится на две части по вертикали.
8.4 Для отображения трехмерного пространства установите курсор в экране справа. Из выпадающего меню «Вид» выберите «3D виды»→«ЮЗ изометрия».
8.5 Для тонирования модели установите курсор в экране справа. Из выпадающего меню «Вид» выберите «Визуальные стили»→«Оттенки серого».
Источник http://profil.adu.by/mod/book/tool/print/index.php?id=3501
Источник
Источник
Источник