§ 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.

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