6.3. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Машиностроительное проектирование стало одной из основных прикладных областей, использующих возможности машинной графики [110]. Практически все трудоемкие ручные операции проектировщика: создание основных видов детали, сборочного чертежа, изометрии, сечений - выполняются с высокой эффективностью автоматизированными компьютерными системами [33]. На потребительском рынке широкое распространение получили коммерческие программные продукты и системы, такие как Autocad, Syscad, Verscad, Robocad, P-Cad, Conseption 3D [128], которые могут быть использованы для автоматизации конструирования и технологической подготовки производства машиностроительных деталей. Специализированные системы состоят из нескольких программных модулей.

Модель конструирования в двухмерном пространстве обеспечивает конструктору необходимый сервис для построения контуров машиностроительных деталей с использованием традиционной техники, принятой в машиностроительном черчении. Конструктор работает в одной, двух или трех произвольно выбранных проекциях, используя язык, максимально приближенный к лексике данной предметной области. Реализуемые с помощью языка операции приводят к построению в памяти ЭВМ двухмерного образа и трехмерной модели конструируемой детали. Полученная трехмерная модель изображается как в виде проволочной модели, так и в виде модели твердого тела. В результате конструирования в памяти ЭВМ создается модель изделия, необходимая для всех остальных процессов, связанных с доведением этого изделия до производства. В случае необходимости выпуска чертежей система позволяет передавать полученные данные в подсистему документирования, обеспечивающую оформление чсртежно-конструкторской документации в соответствии с различными стандартами.

Модуль параметрического конструирования позволяет использовать технику задания параметров проектируемого изделия, формировать каталоги унифицированных стандартных и нормированных деталей. При формировании таких каталогов конструктор может использовать различные приемы задания параметров изделия в явном или неявном виде. Обычно предусматривается возможность формировать таблицы параметров конструируемых деталей. При этом выбор соответствующей детали обеспечивается выбором необходимой строки сформированной таблицы. Модуль параметрического конструирования позволяет обеспечивать параметризацию не только двухмерных изображений, но и моделей изделий в трехмерном пространстве.

Метод трехмерного проектирования позволяет, используя технику создания модели изделий, принятую в модуле двухмерного конструирования, сформировать модель твердого тела, которая может отображаться на экране графического дисплея в виде произвольного вида детали из любой точки. Полученная модель может быть отображена с удалением видимых линий, она может быть раскрашена, на ней могут быть совершены операции визуализации произвольного сечения [68].

Модель изделия, полученная на этапе конструирования, автоматически передается в подсистему технологической подготовки производства. Подсистема технологической подготовки позволяет автоматизировать процессы подготовки лент для станков с ЧПУ от 2,5 до 5 координат в различных технологиях. Существуют программы, обеспечивающие подготовку лент для станков с ЧПУ для технологии вырубных и гибочных штампов, точения, сверления, фрезерования на 2,5-5 координатных станках, а также для других технологий механообработки. Настройка на конкретный станок осуществляется с помощью подключения постпроцессора.

Подсистема расчета по методу конечных элементов позволяет рассчитывать динамические, статистические, прочностные характеристики спроектированных изделий, при этом сетка для расчета по методу конечных элементов обычно генерируется автоматически.

Такие специализированные системы ориентированы на автоматическое проведение всех необходимых массоинерционных расчетов деталей: центра тяжести, объема, площади объема, момента инерции и т.п. Коммерческие программные продукты ориентированы на создание библиотек элементов, из которых формируются детали конкретного класса. После разработки такой библиотеки пользователь может применять ее для компилирования из элементов библиотеки деталей соответствующего класса.

Системы машиностроительного проектирования обычно реализуют на рабочей станции, использующей 486-й микропроцессор или RISC-процессор и скоростной дисплейный процессор, имеющий высокую интерактивность производимых процедур (производительность около 10 тысяч векторов в секунду).

Получают все более широкое распространение транспьютерные системы машиностроительного проектирования [139] в конфигурации: любой персональный компьютер плюс транспьютерный продукт. Компьютер используется только в качестве интерфейса, поэтому его быстродействие совершенно некритично для обеспечения процесса проектирования.

Как в других прикладных областях, так и в машиностроительном проектировании желательна мгновенность построения изображения. Реальный масштаб времени может быть достигнут только при использовании дорогостоящей аппаратуры, поэтому в практике часто применяется двухступенчатый процесс проектирования - отображение. На первом этапе конструктор оперирует объемными примитивами, которые отображаются не в естественном полутоновом виде, а в форме проволочной модели. Так как даже самый простой персональный компьютер быстро изображает проволочные фигуры, то процесс конструирования происходит без задержек. На любом промежуточном или оконечном этапе проектирования объект, отображаемый проволочными примитивами, может быть переведен в нормальную полутоновую форму с сечениями, в изометрии, с разверткой и другими эффектами. Эта вторая ступень процесса занимает значительно больше времени, чем первая, но порождает качественное изображение. Таким образом достигается в целом высокая эффективность процесса конструирования.