Компьютерные технологии в машиностороении

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ 

РОССИЙСКОЙ  ФЕДЕРАЦИИ

 

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

 

МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

 

(ФГБОУ ВПО  МГУПП)

 

 

Кафедра: «Прикладная механика, конструирование машин и технология машиностроения»

 

 

 

 

Реферат по дисциплине: «Компьютерные технологии в машиностроении»

 

На тему: «Компьютерные  технологии в машиностроении»

 

 

 

 

Студент магистратуры 1 года

Красновский Сергей

 

 

 

Научный руководитель: проф. д.т.н. Матюшкин Б. А.

Зав. кафедры: проф. д.т.н. Митин  В. В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2012 год

Содержание

 

 

Введение

 

Цель данной работы заключается в том, чтобы  ознакомиться с областью применения на практике с некоторыми видами программных  средств автоматизации машиностроения, изучить методы построения 3D моделей и чертежей 2D в графическом редакторе Компас

 Оценить  эффективность и удобство использования  компьютерных технологий в машиностроении, чтобы в дальнейшем пользоваться  ими и совершенствовать полученные  навыки.

Так как в  наши дни наблюдается быстрое  развитие и применение компьютерных технологий в таких отраслях, как  авиастроение, автомобилестроение, тяжелое  машиностроение, архитектура, строительство, нефтегазовая промышленность, картография, геоинформационные системы, а также в производстве товаров народного потребления, например бытовой электротехнике. В машиностроении компьютерные технологии используются для проведения конструкторских, технологических работ, в том числе работ по технологической подготовке производства. С помощью компьютерных технологий выполняется разработка чертежей, производится трехмерное моделирование изделия и процесса сборки, проектируется вспомогательная оснастка, например штампы и пресс-формы, составляется технологическая документация и управляющие программы (УП) для станков с числовым программным управлением (ЧПУ), ведется архив.

 

1 Создание 3D модели детали

 

В среде КОМПАС 3D выполним твердотельную модель Прихвата откидного.

Создаем новый  документ. Выбираем «Деталь» (смотри рисунок 1).

 

 

Рисунок 1 –  Выбор детали

 

Перед проектированием 3D модели детали Палец установочный цилиндрический постоянный ГОСТ 12209-66 необходимо в Дереве построения переименовать  модель (название Деталь на  Палец установочный). (Смотри рисунок 2).

 

 

Рисунок 2 – Переименование детали

 

В Дереве построения выбираем плоскость построения XY. После выбора плоскости необходимо построить эскиз детали. Команда Эскиз – Непрерывный ввод объектов. Так как деталь представляет собой тело вращения, достаточно построить контур половины детали с осевой линией. После построения эскиза необходимо выйти из режима Построение эскиза. (смотри рисунок 3).

 

 

Рисунок 3 –  Построение эскиза

 

После построения эскиза операцией Вращения строится деталь. Предварительно необходимо отключить режим Тонкая стенка. (смотри рисунок 4)

 

Рисунок 4 – Операция вращения

 

Чтобы показать модель детали более наглядно, включаем режим Изображение полутоновое  с каркасом. (смотри рисунок 6)

 

Рисунок 6 – Изображение полутоновое с каркасом

 

2 Построение ассоциативного вида чертежа детали. (2D чертежа)

 Главная  панель - Файл – создать - чертеж (рисунок 7)

 

Рисунок 7 –  Выбор детали

 

Выбираем виды необходимые для нашего чертежа (смотри рисунок 8)

  Главная  панель – вставка – вид  с модели – стандартный – разместить

фантом видов  на поле формата – щелчек ПКМ.

 

 

Рисунок 8 –  Выбор видов

По умолчанию  в качестве исходного формата (шаблона) выбран формат А4

Первый лист в соответствии с ГОСТ- 2.104-68. (рисунок 9)

Рисунок 9 –  Созданный вид

Следующим этапом необходимо проставить размеры. (смотри рисунок 10)

 

 

Рисунок 10 –  Простановка размеров

 

Так как на детали имеются проточки для выхода шлифовального круга, для их  построение можно использовать библиотеку Конструктивных элементов. Для этого нужно открыть Менеджер библиотек (смотри рисунок 11) и выбрать Библиотеку Машиностроение – Конструкторская библиотека – Конструктивные элементы – Проточки для выхода шлифовального круга

 

Рисунок 11 – Менеджер библиотек

 

 

 

Рисунок 12 – Выбор необходимой проточки

 

После вставки  необходимых видов, оформляется основная надпись (рисунок 13)

 

Рисунок 13 –  Менеджер библиотек

Окончательный вид чертежа детали представлен  на рисунке 14

Рисунок 14 –  Чертеж детали

3 История развития информационных технологий в машиностроении

3.1История развития информационных технологий.

 

Историю развития информационных технологий можно условно  разделить на пять этапов.

Первый этап это "Ручные" информационные технологии, продлился он до второй половины 19 века. Первый этап развития информационной технологии связан с открытием способов длительного хранения информации на материальном носителе. Это пещерная живопись - выполнена 25 - 30 тыс. лет назад, гравировка по кости (лунный календарь, числовые нарезки для измерения) - выполнена 20 – 25 тыс. лет назад. Период между появлением инструментов для обработки материальных объектов и регистрации информационных образов составляет около миллиона лет.

В роли инструментария в то время были:

Книги.

Перья.

Чернильница

А в роли коммуникаций обычная почта. Другими словами, период работы людей с информационными образами составляет всего 1% времени существования цивилизации. Становится понятным почему при решении абстрактных информационных задач эффективность человека резко возрастает в случае представления информации в виде изображений материальных объектов (графические интерфейсы). В этом случае включаются в работу те области человеческой интуиции, которые развивались впервые 99% времени.

Второй этап развития информационных технологий начался  с конца 19 века и получил название "Механическая технология". Коммуникации усовершенствовали более современную технологию доставки почты. Инструментарием этого этапа считают:

Телефон.

Диктофон

Пишущая машинка.

Основная цель информационных технологий в то время, это предоставление информации в нужном формате, более удобными средствами.

Третий этап развития информационных технологий начался  в 40-х годах и закончился в 60-х  годах 20 века, получив название "Электрическая  технология". Инструментарием были большие ЭВМ плюс программное обеспечение к ним, ксероксы, портативные диктофоны.

Четвертый этап развития информационных технологий, начался в 70-х годах 20 века. В этот этап появились автоматизированные системы управления (АСУ), начали разрабатываться  целые программные комплексы. В 1971 году появился первый процессор от Intel, начали активно развиваться и появляться телекоммуникации. Четвертый этап положил начало развитию глобальных сетей в США.

Пятый этап развития информационных технологий начался  в середине 80-х годов, и получил название "Компьютерная технология" (новая технология). Основной инструментарий: персональный компьютер, плюс широкий набор программного обеспечения к нему, включая операционные системы.

Первый персональный компьютер был выпущен фирмой IBM в 1981 году, а в качестве операционной системы была разработана MSDOC. После этого этапа начался переход на микропроцессорную базу и развитие глобальных и локальных сетей во всем мире.

Классификация информационных технологий.

Основная классификация  информационных технологий, это классификация, по технологии обработки:

Технологии  обработки текстовой информации (текстовые редакторы, текстовые  процессоры).

Технологии  обработки числовой информации (табличные  процессоры).

Технологии  обработки графической информации (Графические редакторы, программы обработки векторной графики).

Технологии  создания и обработки базы данных (системы управления базами данных).

Все базовые  информационные технологии делятся  на три группы:

Информационные  системы.

Офисные технологии.

Телекоммуникации.

3.2  Системы автоматизированного проектирования

Система автоматизированного  проектирования ( САПР, в англоязычном написании CAD System - Computer Aided Design System) - это система, реализующая проектирование, при котором все проектные решения или их часть получают путем взаимодействия человека и ЭВМ [22].

В настоящий момент существует несколько классификационных подгрупп, из них три основных: машиностроительные САПР (MCAD - Mechanical Computer Aided Design), архитектурно-строительные САПР(CAD/AEC - Architectural, Engineering, and Construction), САПР печатных плат (ECAD - Electronic CAD/EDA - Electronic Design Automation). Наиболее развитым среди них является рынок MCAD, по сравнению с которым секторы ECAD и CAD/AEC довольно статичны и развиваются слабо. Рассмотрим процесс развития автоматизированного проектирования в машиностроении.

Современный рынок машиностроения предъявляет все более жесткие  требования к срокам и стоимости  проектных работ. Проведение конструкторских  работ, нацеленных на создание качественной, конкурентоспособной продукции, связано с подготовкой точных математических моделей узлов и агрегатов, а также с выполнением     огромного объема математических расчетов, необходимых для инженерного анализа конструкций. Основной путь повышения конкурентоспособности предприятия связан с резким сокращением сроков создания моделей и ускорением расчетов математических параметров на всех этапах разработки продукции. Таким образом, применение высокопроизводительных систем автоматизированного проектирования, технологической подготовки производства и инженерного анализа (CAE/CAD/CAM-систем) стало ключевым элементом бизнеса предприятия, работающего на современном рынке машиностроения.

Применение линейки, циркуля  и транспортира на чертежной доске  привело к технической революции начала XIX века. Для повышения точности все построения выдерживали в максимально возможном масштабе, при этом погрешность построений составляла не менее 0,1 мм, а при задании угловых значений - не менее 1 мм на одном метре. Таковы пределы точности при геометрическом моделировании на кульмане. Появление ЭВМ стало благоприятной предпосылкой для развития машинной графики, которая включила в себя дисциплины геометрического моделирования и вычислительной геометрии. Основная их задача состоит в решении геометрических задач в аналитической и вычислительной (алгоритмической) форме.

3.3 История САПР в машиностроении

История САПР в  машиностроении разделяется на несколько  этапов. Первый этап формирования теоретических  основ САПР начался в 50-х годах прошедшего столетия.

В основу идеологии положены разнообразные математические модели, такие как теория B-сплайнов, разработанная  И. Шоенбергом (I.J. Schoenberg) в 1946 г. Моделированию  кривых и поверхностей любой формы  были посвящены работы П. Безье (P.E. Bezier), выполненные в 60-х годах. В этот период сформировалась структура и классификация САПР. Объекты проектирования стали рассматриваться с точки зрения различных областей науки, базовые подсистемы САПР разделились на геометрические, прочностные, аэродинамические, тепловые, технологические, и т. п, впоследствии их стали классифицировать как CAD, CAE, CAM, PDM, PLM.

САПР на базе подсистемы машинной графики и геометрического  моделирования (собственно CAD - Computer Aided Design) решают задачи, в которых основной процедурой проектирования является создание геометрической модели, поскольку любые предметы описываются в первую очередь геометрическими параметрами.

САПР системы технологической  подготовки производства (CAM - Сomputer Aided Manufacturing) осуществляют проектирование технологических процессов, синтеза программ для оборудования с ЧПУ, моделирование механической обработки и т.п. в соответствии с созданной геометрической моделью. САПР системы инженерного анализа (CAE - Computer Aided Engineering) позволяют анализировать, моделировать или оптимизировать механические, температурные, магнитные и иные физические характеристики разрабатываемых моделей, проводить симуляцию различных условий и нагрузок на детали. Как правило, эти пакеты работают, используя метод конечных элементов, когда общая модель изделия делится на множество геометрических примитивов, например тетраэдров. Основными модулями программ анализа являются препроцессор, решатель и постпроцессор.

Исходные данные для препроцессора - геометрическая модель объекта - чаще всего получают из подсистемы конструирования (CAD). Основная функция препроцессора - представление исследуемой среды (детали) в сеточном виде, т.е. в виде множества конечных элементов.Решатель - программа, которая преобразует модели отдельных конечных элементов в общую систему алгебраических уравнений и рассчитывает эту систему одним из методов разреженных матриц. Постпроцессор служит для визуализации результатов решения в удобной для пользователя форме. В машиностроительных САПР это форма - графическая. Конструктор может анализировать поля напряжений, температур, потенциалов и т.п. в виде цветных изображений, где цвет отдельных участков характеризует значения анализируемых параметров.Наконец, системы управления инженерными данными (PDM - Product Data Management) обеспечивают хранение и управление проектно-конструкторской документацией разрабатываемых изделий, ведение изменений в документации, сохранение истории этих изменений и т. п.На первом этапе развития возможности систем в  значительной мере определялись характеристиками имевшихся в то время недостаточно развитых аппаратных средств ЭВМ. Для работы с системами САПР использовались графические терминалы, подключаемые к мэйнфреймам. Процесс конструирования механических изделий заключается в определении геометрии будущего изделия, поэтому истории CAD-систем практически началась с создания первой графической станции. Такая станция Sketchpad, появившаяся в 1963 г, использовала дисплей и световое перо. Ее создатель И. Сазерленд в дальнейшем работал в агентстве ARPA и возглавлял департамент анализа и обработки информации, а позже стал профессором Гарвардского университета.