Разработка библиотеки построения детали класса «тела вращения» средствами выбранной графической системы

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОРОНЕЖСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет вечернего  и заочного обучения

 

Кафедра «Компьютерные интеллектуальные технологии проектирования»

Специальность 230104 «Системы автоматизированного  проектирования»

 

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

 

 

по дисциплине: «Компьютерная графика»

 

Тема: «Разработка  библиотеки построения детали класса «тела вращения» средствами выбранной графической системы»

 

 

Расчетно-пояснительная  записка

 

Разработал(а) студент(ка)           ______________________________

Подпись, дата         Инициалы, фамилия

Руководитель                                  А.С. Кольцов 

Подпись, дата         Инициалы, фамилия

Члены комиссии                            ____________________________________

Подпись, дата         Инициалы, фамилия

                                                         ____________________________________

Подпись, дата         Инициалы, фамилия

Нормоконтролер                            ____________________________________

Подпись, дата         Инициалы, фамилия

 

Защищена ___________________ Оценка _____________________________

дата

 

 

 

Воронеж 2012

 

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОРОНЕЖСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Компьютерные  интеллектуальные технологии проектирования»

 

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу

 

по дисциплине: «Компьютерная графика»

Тема работы: «Разработка  библиотеки построения детали класса «тела вращения» средствами выбранной графической системы»

 

Студент группы _________________________________________________

Фамилия, имя, отчество

Номер варианта    8     

Технические условия: среда программирования – Visual Studio 2010, язык программирования C#, среда проектирования – по выбору, ЭВМ, удовлетворяющая по характеристикам требованиям программного обеспечения.

Содержание и объем работы (графические работы, расчеты и прочее): введение, анализ существующих подходов к разработке библиотек, проектирование, реализация библиотеки, разработка математического, лингвистического, программного и технического обеспечений.

 

Сроки выполнения этапов _________________________________________

________________________________________________________________

Срок защиты курсовой работы ____________________________________

 

Руководитель                                 А.С. Кольцов  

Подпись, дата                Инициалы, фамилия

Задание принял студент           ______________________________________

Подпись, дата               Инициалы, фамилия

 
Замечания руководителя

 
Содержание

 

 

Введение

 

Цель автоматизации  проектирования — повышение качества, снижение материальных затрат, сокращение сроков проектирования и ликвидация тенденции к росту числа инженерно-технических работников, занятых проектированием, повышение производительности их труда.

Наилучшая форма  организации процесса проектирования достигается при применении САПР — комплекса средств автоматизации  проектирования, взаимосвязанного с  подразделениями проектной организации и выполняющего автоматизированное проектирование. В комплекс средств автоматизации проектирования наряду с техническим, математическим и другими видами обеспечения входит программное обеспечение.

Siemens NX 7.5 является  одной из популярных графических систем автоматизированного проектирования и может применяться для решения широкого круга задач. Несмотря на большое количество команд NX 7.5 обладает удобным для пользователя интерфейсом и эффективной системой ведения диалога с пользователем, предоставляет широкие возможности для автоматизации рутинных работ конструктора по составлению отчетов, презентаций и др.

Очень часто  конструктору приходится выпускать  документацию на ряд изделий, которые  отличаются только своими размерами (линейными  или угловыми), а форма их остается неизменной. Автоматизацией этого процесса занимается параметрического проектирование, сущность которого состоит в создании математической модели класса конструктивно однородных изделий, а затем в генерации изображений этих изделий по набору задаваемых размерных параметров.

При параметрическом  проектировании конструктор запускает  программу, рассчитанную на определенный класс изделий, и вводит требуемые размеры. Программа  строит трёхмерную модель детали. Конструктор оценивает его и при необходимости вводит размеры снова до достижения требуемого результата.

Разработка  библиотеки автоматизированного проектирования является важной инженерной задачей, решение  которой влияет на организационно-управленческие и технико-экономические показатели технологического процесса.

Цель проектирования – разработка библиотеки построения детали 40 1141 средствами NX Open API , задача которой состоит в создании удобного и простого для понимания конструктора-программиста приложения, реализующего построение параметрической модели искомых деталей, с последующей визуализацией результатов.

 

1 Анализ характеристик  существующих систем

1.1 Общие сведения  о CAD/CAM/CAE-системах

 

Существует  некоммерческая отраслевая организация CAD Society (http://www.cadsociety.org), занимающаяся вопросами популяризации CAD/CAM/CAE-систем в мире.

За почти 30-летний период существования CAD/CAM/CAE-систем сложилась их общепринятая международная классификация:

• •Чертежно-ориентированные системы, которые появились первыми в 70-е гг. (и успешно применяются в некоторых случаях до сих пор).
• •Системы, позволяющие создавать трехмерную электронную модель объекта, которая дает возможность решения задач его моделирования вплоть до момента изготовления.
• •Системы, поддерживающие концепцию полного электронного описания объекта (EPD Electronic Product Definition). EPD это технология, которая обеспечивает разработку и поддержку электронной информационной модели на протяжении всего жизненного цикла изделия, включая маркетинг, концептуальное и рабочее проектирование, технологическую подготовку, производство, эксплуатацию, ремонт и утилизацию. При применении EPD-концепции предполагается замещение компонентно-центрического последовательного проектирования сложного изделия на изделие-центрический процесс, выполняемый проектно-производственными командами, работающими коллективно. Вследствие разработки EPD-концепции и появились основания для превращения автономных CAD-, CAM- и CAE-систем в интегрированные CAD/CAM/CAE-системы.

Традиционно существует также деление CAD/CAM/CAE-систем на системы верхнего, среднего и нижнего уровней. Следует отметить, что это деление является достаточно условным, т.к. сейчас наблюдается тенденция приближения систем среднего уровня (по различным параметрам) к системам верхнего уровня, а системы нижнего уровня все чаще перестают быть просто двумерными чертежно-ориентированными и становятся трехмерными.

Примерами CAD/CAM-систем верхнего уровня являются Pro/Engineer, Unigraphics NX, CATIA, EUCLID, I-DEAS (все они имеют расчетную часть CAE).

В настоящее  время на рынке широко используются два типа твердотельного геометрических ядра (Parasolid от фирмы Siemens и ACIS от Spatial Technology). Наиболее известными CAD/CAM-системами среднего уровня на основе ядра ACIS являются: ADEM (Omega Technology); Cimatron (Cimatron Ltd.); Mastercam (CNC Software, Inc.); AutoCAD, Mechanical Desktop и Autodesk Inventor (Autodesk Inc.); Powermill (DELCAM); CADdy++ Mechanical Design (Ziegler Informatics GmbH); семейство продуктов Bravo (Siemens ), IronCad (VDS) и др. К числу CAD/CAM-систем среднего уровня на основе ядра Parasolid принадлежат, в частности, MicroStation Modeler (Bentley Systems Inc.); CADKEY 99 (CADKEY Corp.); Pro/Desktop (Parametric Technology Corp.); SolidWorks (SolidWorks Corp.); Anvil Express (MCS Inc.), Solid Edge и Unigraphics Modeling (Siemens ); IronCAD (VDS) и др.

CAD-системы нижнего  уровня (например, AutCAD LT, Medusa, TrueCAD, КОМПАС, БАЗИС и др.) применяются только  при автоматизации чертежных работ.

CAD/CAM/CAE-системы  занимают особое положение среди  других приложений, поскольку представляют  индустриальные технологии, непосредственно направленные в наиболее важные области материального производства. В настоящее время общепризнанным фактом является невозможность изготовления сложной наукоемкой продукции (кораблей, самолетов, танков, различных видов промышленного оборудования и др.) без применения CAD/CAM/CAE-систем. За последние годы CAD/CAM/CAE-системы прошли путь от сравнительно простых чертежных приложений до интегрированных программных комплексов, обеспечивающих единую поддержку всего цикла разработки, начиная от эскизного проектирования и заканчивая технологической подготовкой производства, испытаниями и сопровождением. Современные CAD/CAM/CAE-системы не только дают возможность сократить срок внедрения новых изделий, но и оказывают существенное влияние на технологию производства, позволяя повысить качество и надежность выпускаемой продукции (повышая, тем самым, ее конкурентоспособность). В частности, путем компьютерного моделирования сложных изделий проектировщик может зафиксировать нестыковку и экономит на стоимости изготовления физического прототипа. Даже для такого относительно несложного изделия, как телефон, стоимость прототипа может составлять несколько тысяч долларов, создание модели двигателя обойдется в полмиллиона долларов, а полномасштабный прототип самолета будет стоить уже десятки миллионов долларов.

Например, широко известен проект разработки компанией Shorts Brothers фюзеляжа для самолета бизнес-класса Learjet 45 при помощи современных CAD/CAM/CAE-систем. Результаты выполнения проекта просто впечатляют.

Фюзеляж Learjet 45 оказался не только наиболее сложным  среди существующих, но и был разработан в значительно меньшие сроки (на 40%), чем его предшественники. Кроме того, примерно в 10 раз было улучшено качество деталей и самой сборки фюзеляжа, а общее число деталей сокращено на 60% (при снижении объема основных переделок на 90% по сравнению с предыдущими проектами). В целом, компания Shorts смогла уменьшить число компонентов с 9500 до 3700 (на 60%). Полное время на проектирование и технологическую подготовку производства было сокращено до 125000 человеко-дней. Общее время разработки и технологической подготовки производства до 60000 человеко-дней, а весь цикл разработки типового фюзеляжа сократился с 4-х лет до 1,5-2 лет.

 

1.2 Типы систем автоматизированного проектирования

 

Традиционно, продукты САПР для машиностроения разделены на три класса: тяжелый, средний и легкий. Такая классификация сложилась исторически, и хотя уже давно идут разговоры о том, что грани между классами вот-вот сотрутся, они остаются, так как системы по-прежнему различаются и по цене, и по функциональным возможностям.

В результате сейчас в этой области имеется несколько мощных систем, своего рода “олигархов” мира САПР, стабильно развивающиеся продукты среднего класса и получившие массовое распространение недорогие “легкие” программы. Имеется и так называемая “внеклассовая прослойка общества”, роль которой выполняют различные специализированные решения.

Будучи одной  из сложных систем, САПР состоит  из двух подсистем: проектирующей и обслуживающей. Проектные процедуры выполняют проектирующие подсистемы. С помощью обслуживающих подсистем осуществляется функционирование проектирующих подсистем, их единство, как правило, называют системной средой или оболочкой САПР. Характерными обслуживающими подсистемами считаются подсистемы управления процессом проектирования (DesPM — Design Process Management), управления проектными данными (PDM — Product Data Management). Диалоговая подсистема (ДП); СУБД; инструментальная подсистема; монитор — обеспечивающий взаимодействие всех подсистем и управление их выполнением — это обслуживающие подсистемы ПО. Диалоговая подсистема ПО дает возможность интерактивного взаимодействия пользователя САПР с управляющей и проектирующими подсистемами ПО, а также подготовку и корректирование первоначальных данных, ознакомление с результатами проектирующих подсистем, функционирующих в пакетном режиме.

NX — комплексная поэлементная 2D/3D CAD-система без дерева построения от компании Siemens PLM Software и ключевой продукт линейки Velocity Series. NX построена на основе ядра геометрического моделирования Parasolid и совместим с Microsoft Office. Система предоставляет возможности для моделирования деталей и сборок, создания чертежей, управления конструкторскими данными и обладает встроенными средствами конечно-элементного анализа (МКЭ).

NX является флагманской CAD/CAM/CAE PLM-системой от компании Siemens PLM Software (до 1-го октября 2007 года UGS PLM Software, подразделение Siemens Automation & Drives). NX широко используется в машиностроении, особенно в отраслях выпускающих изделия с высокой плотностью компоновки и большим числом деталей (энергомашиностроение, газотурбинные двигатели, транспортное машиностроение и т. п.) и/или изготавливающих изделия со сложными формами (авиационная, автомобильная и т. п.). В частности, его используют такие крупные компании, как Lockheed Martin, ОКБ «Сухого», ОАО «Авиадвигатель», ОАО «ВАСО».