Лекции по "Машинам и технологиям высокоэффективных процессов обработки"

 

3.2. САПР как объект  проектирования 

 

Проектирование - приведение изделия в соответствие с обстановкой при максимальном учете всех требований (Грегори).

Проектирование – творческая деятельность, которая вызывает к жизни нечто новое и полезное, чего ранее не существовало (Ризуик).

Проектирование – процесс, который кладет начало изменениям в искусственной среде ( Дж. К. Джонс ). Под искусственной средой здесь понимаются: транспорт, здания, средства связи, изделия и т.д.

Проектирование – процесс составления описания, необходимого для создания в заданных условиях еще не существующего объекта, на основе первичного описания данного объекта и (или) алгоритма его функционирования … (ГОСТ 22487).

Проектирование является сложным  творческим процессом целенаправленной деятельности человека, основанным на глубоких научных знаниях, использовании практического опыта и навыков в определенной сфере.

Автоматизированное проектирование – проектирование, при котором отдельные преобразования описаний объекта и (или) алгоритма его функционирования …, осуществляются взаимодействием человека и ЭВМ (ГОСТ 22487).

Функции между человеком и ЭВМ должны быть рационально распределены. Человек должен решать задачи творческого характера, а ЭВМ – задачи, допускающие формализованное описание в виде алгоритма рутинного характера.

Преимуществом автоматизированного проектирования является возможность проводить на ЭВМ эксперименты на математических моделях. Это значительно сокращает дорогостоящее физическое моделирование. Математические модели при этом должны удовлетворять требованиям универсальности, точности, адекватности и экономичности.

Система автоматизированного проектирования (САПР) – комплекс средств автоматизации проектирования, взаимосвязанных с необходимыми подразделениями проектной организации или коллективом специалистов (пользователей системы), выполняющий автоматизированное проектирование (ГОСТ 22487).

Объектами проектирования в САПР могут быть здания, сооружения, металлорежущие станки и т.д., в САПР ТП – технологические  процессы.

Проектирование  по содержанию – это процесс переработки  определенного объема различной  информации. Входами такого процесса (рис. 2.1) являются:

1. Замысел (цель) проектирования, выраженный в виде определенной совокупности условий и требований, которым должен удовлетворять искомый объект.
2. Средства, т.е. факторы, которыми можно варьировать при проектировании.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выход процесса – такое описание искомого объекта, которое необходимо и достаточно для материально  – вещественного воплощения идеи проектирования в конкретный физический объект (т.е. его информационная модель в виде схем, чертежей, спецификаций, технологических карт и другой документации).

Таким образом, смысл процесса проектирования в любой САПР независимо от объекта проектирования один и тот же: получить в соответствие с замыслом такую информационную систему – модель, которая позволяет создать систему – оригинал, полностью соответствующую замыслу.

 

3.1. Свойства САПР ТП

В процессе проектирования с помощью САПР в качестве промежуточных  и окончательных решений используют математические модели:

• формы и геометрических параметров;
• структуры;
• временных и пространственно – временных отношений;
• функционирования;
• состояний и значений свойств объекта;
• имитационные.

Модели формы и геометрических параметров – это плоские и  объемные изображения объектов проектирования, выполненные в соответствии с правилами ЕСКД, ЕСТД, ЕСТПП ( чертежи, схемы, карты эскизов и т.д.).

Модели структуры – это кинематические, гидравлические, электронные и др. схемы. Для технологического процесса – это его структура, представленная, например, в виде маршрутной, операционной карты, а в процессе проектирования – в виде графа.

Модели временных и пространственно  – временных отношений – это  циклограммы, сетевые графики и т.д.

Модели функционирования – это, например, динамические и кинематические схемы, выполненные в режиме анимации.

Модели состояний и значений свойств объекта – это формальное (упрощенное) описание объекта (процесса) в виде отдельных формул, систем уравнений и т.д. Они предназначены для расчетов параметров объекта, проведения численных экспериментов (для технологического проектирования – это математические модели для расчета припусков и межпереходных размеров, режимов резания и т.д.).

Имитационные (статистические) модели позволяют, учитывая большую совокупность случайных факторов проигрывать (имитировать) на ЭВМ многочисленные и разнообразные реальные ситуации, в которых может оказаться будущий объект проектирования.

При создании и приобретении САПР и их составных частей необходимо руководствоваться следующими принципами:

• системного единства;
• совместимости;
• типизации;
• развития.

Принцип системного единства обеспечивает целостность системы и иерархичность проектирования отдельных частей и объекта в целом.

Принцип совместимости обеспечивает совместное функционирование составных частей САПР и сохраняет открытой систему в целом.

Принцип типизации предусматривает разработку и использование типовых и унифицированных элементов САПР. Типизируют элементы, имеющие перспективу многократного использования.

Принцип развития дает возможность пополнения, совершенствования и обновления составных частей САПР.

Современные САПР, в том числе  и САПР ТП базируются на новых информационных технологиях. Вследствие этого для них характерен ряд признаков:

1. Объектно – ориентированное взаимодействие человека и ЭВМ. Пользователь работает в режиме манипулирования изображениями заготовок, деталей, сборочных единиц, со схемами, текстом и т.д. в реальном масштабе времени. В основу манипулирования заложено программирование соответствующих процедур, выполняемы ЭВМ. Человек видит информационные объекты, получаемые посредством средств вывода информации, и воздействует на них за счет средств ввода информации.
2. Сквозная информационная поддержка на всех этапах обработки информации на основе интегрированной базы данных. База данных предусматривает единую унифицированную форму представления, хранения, поиска, отображения, восстановления и защиты информации.
3. Безбумажный процесс обработки информации. Все промежуточные варианты и необходимые численные данные записываются на машинных носителях и доводятся до пользователя через экран монитора. На бумаге фиксируется только окончательный вариант документа: технологическая карта, карта эскизов и т.д.
4. Интерактивный режим решения задач, выполняемый в режиме диалога пользователя и ЭВМ. Новые информационные технологии требуют высокого интеллектуального уровня, профессиональной и психологической подготовки пользователя. Пользователь должен досконально знать принципы и все нюансы работы САПР, ее возможности, уметь свободно пользоваться средствами общения с компьютером, квалифицированно ставить задачи и осмысливать результаты их решения.

Состав и структура САПР 

Составными частями  САПР являются подсистемы. В каждой подсистеме решается функционально  законченная последовательность задач.

Любая САПР состоит из проектирующих  подсистем и обслуживающих подсистем.

Проектирующие подсистемы выполняют процедуры и операции получения новых данных. Они имеют объектную ориентацию и реализуют определенный этап проектирования или группу взаимосвязанных проектных задач. Примеры: подсистемы проектирования технологических процессов сборки, механической обработки, расчета режимов резания и т.д.

Обслуживающие подсистемы имеют общесистемное применение и служат для обеспечения функционирования проектирующих подсистем, а также для оформления, передачи и вывода результатов проектирования. Примеры: система управления базой данных, подсистемы ввода – вывода данных, документирования и т.д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛЕКЦИЯ 4

Тема 2.1. Требования к разработка САПР ТП обработки концентрированными потоками энергии.

 

 

 

ЛЕКЦИЯ 5

Тема 2.2. Состав и структурная схема системы автоматизированного проектирования процесса обработки КПЭ. Компьютерные средства проектирования

 и графического  моделирования.

 

5.1.Состав и  структура системы автоматизированного  проектирования процесса обработки КПЭ;  место баз данных, алгоритмов оптимизации и прочих компонентов САПР;

 

При разработке, внедрении, эксплуатации любой САПР, в том числе и  САПР ТП следует иметь в виду, что эта работа требует многогранного (всестороннего) подхода к данной проблеме. Поэтому необходимо рассматривать,по крайней мере, следующие виды обеспечения (по – другому стороны, грани) САПР:

• техническое;
• программное;
• методическое;
• математическое;
• информационное;
• лингвистическое;
• организационное.

Данные виды обеспечения САПР расположены  здесь и рассматриваются ниже не в порядке их важности (приоритетности), а в порядке их перечисления. 

 

 

5.2. Компьютерные  средства проектирования  и графического  моделирования

 

Основу технического обеспечения САПР составляет, как  правило, персональный компьютер. Конструктивно он представляет собой системный блок, состоящий из корпуса с блоком питания, в котором установлены: материнская плата с процессором, оперативной памятью, видеокартой (видеоплатой), при необходимости звуковой картой и сетевой картой; жесткий диск (винчестер); привод для компакт – дисков; привод для дискет. Кроме этого в состав компьютера обязательно входит монитор (дисплей), клавиатура, манипулятор «мышь». Это основные устройства компьютера. Кроме них применяются периферийные устройства: принтер, плоттер, звуковые колонки, микрофон, цифровой фотоаппарат, цифровая видеокамера.

Пример обозначения параметров компьютера:

Intel Pentium 4 – 1700 MHz/128 Mb DDR/40 Gb HDD/32 Mb Video/52x CD – ROM/FDD 1,44 Mb/Монитор 17’’/Клавиатура/Мышь.

Здесь: Intel Pentium 4 – тип процессора; 1700 MHz – его тактовая частота в мегаГерцах; 128 Mb – объем оперативной памяти в мегаБайтах; DDR – тип оперативной памяти; 40 Gb – объем винчестера в гегаБайтах; 32 Mb – объем видеопамяти (видеокарты); 52х CD – ROM – наличие и характеристика привода для компакт – дисков; FDD 1,44 Mb – наличие привода для дискет и объем дискеты; Монитор 17’’ – наличие монитора с размером экрана 17 дюймов по диагонали; Клавиатура/Мышь – наличие клавиатуры и мыши.

На практике в настоящее время  широко применяются локальные вычислительные сети (ЛВС). Это принадлежащая одной организации коммуникационная система, связывающая различные аппаратные средства: компьютеры, принтеры, плоттеры. Слово «локальная» указывает на близость расположения компьютеров. Диапазон действия ЛВС колеблется от нескольких метров до 8 – 10 км.

ЛВС предоставляет пользователям  следующие возможности:

·  обмен информацией (сообщениями электронной почтой, файлами текстовых документов, чертежей и программ);

·  разделение ресурсов компьютеров, т.е. совместное использование баз данных и программ, хранящихся на любом из компьютеров сети (либо на удаленном мощном компьютере – сервере с жестким диском большой емкости);

·  вывод информации, например, на дорогостоящий лазерный принтер или плоттер, подключенный только к одному из компьютеров сети.

ЛВС состоит из следующих основных элементов:

·  файлового сервера;

·  рабочих станций;

·  сетевой операционной системы;

·  несущей среды (кабелей), сетевых карт и других аппаратных средств.

Сервер – это мощная ПЭВМ, на жестком диске которой хранятся прикладные программы, базы данных и т.д., необходимые для работы пользователей сети. Сервер, предназначенный только для обслуживания сетевых запросов, называется выделенным. При генерации (установке) сети можно сформировать и совмещенный сервер, на котором можно работать как на рабочей станции.

Рабочие станции – подключенные к сети ПЭВМ, на которых работают отдельные пользователи.

Каждая  рабочая станция и сервер в  ЛВС должны иметь специальное  программное обеспечение: сетевую оболочку или операционную систему.

Кабель  в ЛВС определяет физическую среду  передачи информации. Существует три  типа кабелей:

1. Витая пара (физически этот кабель состоит из четырех витых пар в оплетке, одна пара используется для передачи информации в одном направлении, вторая – в другом направлении, две оставшиеся пары предназначены для передачи служебных сообщений по сети, на практике иногда они не используются).
2. Коаксиальный (типа телевизионного).
3. Волоконно – оптический (физически это кварцевая нить в полимерной оплетке, оплетка предназначена для придания гибкости кабелю; передача информации по кабелю производится световыми излучениями с разной длиной волны, за счет чего образуется ряд информационных каналов).