Файл: Лекция 7 основы компьютерного моделирования.pdf

50
Так, благодаря САПР, удается добиться:
- сокращения трудоѐмкости процессов проектирования и планирования;
- сокращения сроков проектирования;
- сокращения себестоимости проектирования и изготовления, уменьше- ние затрат на эксплуатацию;
- повышения качества и технико-экономического уровня результатов проектирования;
- сокращения затрат на натурное моделирование и испытания.
В настоящее время под термином «САПР» у нас в стране и за рубежом подразумевается комплексная автоматизированная система, состоящая как ми- нимум из CAD/CAM/CAE/CAPP/PDM-подсистем.
CAD-системы (Computer-Aided Design - компьютерная поддержка кон-
струирования) предназначены, прежде всего, для решения конструкторских за- дач и автоматизации оформления проектно-конструкторской документации.
Примеры CAD-систем: T-FLEX CAD, bCAD, Компас-3D, CADMECH,
IronCAD, CADkey, SolidWorks, OmniCAD и др.
САМ-системы(Computer-Aided Manufacturing – компьютерная под-
держка изготовления) предназначены в основном для проектирования процес- сов обработки изделий на станках с числовым программным управлением
(ЧПУ) и генерации программ для этих станков (фрезерных, сверлильных, то- карных, шлифовальных и др.).
Примеры CAM-систем: SolidCAM, InventorCAM, SprutCAM, Техтран,
ADEMи др.
CAE-системы (Computer-Aided Engineering – компьютерная поддержка
инженерного анализа), как правило, реализуют универсальные подходы метода конечных элементов, с помощью которого можно проводить моделирование и численные расчеты практически любых физических полей.
Примеры CAE-систем: ABAQUS, MSC.ADAMS, NEiNastran, Ansys, Auto-
desk simulation, SimulationXи др.
САРР (СААР)-системы (Computer-Aided Process Planning (Assembly
Planning) - компьютерная поддержка планирования технологических процессов) предназначены для проектирования технологических процессов, трудового и ма- териального нормирования и разработки технологической документации.

51
Примеры CAPP-систем: Вертикаль, Eleandr CAPP, ADEM, T-FLEX,
СПРУТ-ТП и др.
PDM-системы(Product Data Management - управление данными о про-
дукте) предназначены для интеграции и хранения комплексной информацион- ной модели изделия, включая геометрические и инженерно-физические модели, исходные данные и результаты расчетов, чертежи, программы для станков с
ЧПУ, другие конструкторские и технологические документы, результаты изме- рений и контроля, материалы системы качества и т. д.
Примеры PDM-систем: Неолант, Appius и др.
Новые технологические решения для изготовления прототипов и пилот-
ных серий деталей позволяют сократить подготовку производства, сэкономить значительные материальные и трудовые ресурсы. Материальные инвестиции, вкладываемые в эти технологические процессы, быстро окупаются и позволяют ускорить срок выпуска нового изделия.
Прототип – первый опытный и почти всегда единичный (и в этом смыс- ле уникальный) экземпляр, задача которого – быстро и достоверно ответить на принципиально важные для конструктора вопросы:
- соответствует ли реальный дизайн детали (изделия) задуманному;
- правильно ли определены взаимосвязи с окружающими деталями;
- выполняет ли деталь те функции, которые возложил на нее конст- руктор, и, если выполняет, то как, а если нет, то почему;
- соответствует ли конструкция детали технологическим возможно- стям серийного производства и т. д.
Общеизвестно, что опытные образцы, а тем более изделие промышленно- го производства, настолько отличаются от прототипа, изготовляемого при про- ектировании изделия, что использование технологической оснастки, применяе- мой для изготовления прототипа, практически невозможно использовать для промышленного производства изделия. Именно поэтому стоимость прототипов весьма значительна, поскольку в ней заложена стоимость «потерянной» техно- логической оснастки.
Но кроме прямых материальных затрат на создание оснастки существуют еще и временные затраты, трудно определяемые в денежном выражении, но за- частую превосходящие прямые затраты. Например, для изготовления традици- онными методами опытных образцов таких деталей как, например, блок цилин-

52 дров или головка цилиндров двигателя, требуется 8…10 месяцев (литьѐ + меха- ническая обработка), а с использованием

технологий быстрого прототипи-
рования этот срок сокращается до 1…1,5 месяцев. Быстрое прототипирование позволяет получать литейные модели деталей в срок от нескольких часов до не- скольких дней (для сложных габаритных отливок) без создания специальной технологической литейной оснастки.
В настоящее время на рынке существуют различные системы быстрого
прототипирования (RP-технологии), производящие моделипо различным технологиям и из определенных материалов.
Практическое применение прототипов
1. Оценка внешнего облика и дизайна изделий. Прототипирование предос- тавляет инженерам и дизайнерам оперативный и недорогой способ материали- зации ЗD-моделей. При желании можно провести чистовую обработку и рас- краску поверхности прототипа, чтобы заказчики имели возможность оценить эстетические свойства нового продукта.
2. Проверка собираемости и функциональности изделий,ееобеспечи- вают прототипы, обладающие достаточной прочностью.Они удобны в при- кладных задачах,требующих оценки эргономики деталей и практической про- верки не только принципиальной возможности, но и удобства сборки изделий.
3. Получение образцов для литья по выплавляемым и выжигаемым
моделям. Прототипы могут выступать в качестве разовых моделей для точного литья, если они изготовлены из материалов, выгорающих под действием высо- ких температур. Так как такие объекты не расширяются и не трескаютсяпри обжиге, возможно использование традиционных методов литья, при которых модели выгорают при заполнении формы расплавленным металлом.
В своѐм большинстве системы прототипирования являются громоздкими и дорогостоящими установками. Небольшие компании не могут себе позволить их приобретение, поэтому они заказывают свои модели на фирмах, специали- зирующихся на этих технологиях или услугах по прототипированию.
Для многих специалистов, которые занимаются концептуальным проек- тированием и которым необходимо только взглянуть на деталь и затем продол- жить разработку, очень важен фактор быстрого, недорогого и простого получе- ния прототипов проектируемых изделий.

53
Для визуальной оценки прототипов начали производиться так называе- мые «принтеры твѐрдотельных объектов» (Three Dimentional Printer –
3D-Printer) – «3D принтеры» –системы, которые строят физические модели движением материала из одной или нескольких струйных головок, подобно обычному принтеру (рис. 8.1 – 8.2).
а б
в г
Рис. 8.1. Различные модели 3D принтеров: а – CubifyCube, б – Picaso 3DBuilder,
в – ZPrinter 310 Plus, г – Object500 Connex3 Color
Рис. 8.2. Стоимость различных моделей 3D-принтеров, р.

54
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Афоничев, Д. Н. Информационные технологии в науке и производстве
[Электронный ресурс] / Д. Н. Афоничев, С. Н. Пиляев, И. И. Аксенов. – Воро- неж, 2015. – 140 с. – Режим доступа: http://catalog.vsau.ru/elib/books/b107291.pdf.
2. Афоничев, Д. Н. Основы научных исследований в электроэнергетике
[Текст] / Д. Н. Афоничев. – Воронеж, 2016. – 204 с.
3. Введение в математическое моделирование [Текст] : учеб. пособие /
В. Н. Ашихмин [ и др.]. – М. : Логос, 2005. – 440 с.
4. Крюков, А. Ю. Математическое моделирование процессов в машино- строении [Текст] : учеб. пособие / А. Ю. Крюков, Б. Ф. Потапов. – Пермь, 2007.
– 322 с.
5. Моисеева, Л. Т. Методы математического моделирования процессов в машиностроении [Текст] : тексты лекций / Л. Т. Моисеева. – Казань, 2012. –
48 с.
6. Тарасик, В. П. Математическое моделирование технических систем
[Электронный ресурс] : учеб. / В. П. Тарасик. – Минск : Новое знание ;
М. : ИНФРА-М, 2016. – 592 с.
7. Черепашков, А. А. Компьютерные технологии, моделирование и авто- матизированные системы в машиностроении [Текст] : учеб. / А. А. Черепашков,
Н. В. Носов. – Волгоград : Изд. дом «Ин-Фолио», 2009. – 640 с.

55
Учебное издание
Денис Юрьевич Дручинин
Леонид Дмитриевич Бухтояров
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ МАШИН
И ОБОРУДОВАНИЯ ЛЕСНОГО КОМПЛЕКСА
Тексты лекций
Редактор С.Ю. Крохотина
Подписано в печать 05.06.2017. Формат 60×90 /16.
Усл. печ. л. 3,44. Уч.-изд. л. 3,37. Тираж 65 экз. Заказ
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»
РИО ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8
Отпечатано в УОП ФГБОУ ВО «ВГЛТУ»
394087, г. Воронеж, ул. Докучаева, 10