Sisteme CAD: scopul creației, compoziției și structurii

Sistemele CAD sunt sistemeproiectare asistată de computer, care sunt utilizate pentru a efectua o varietate de proceduri de proiectare utilizând tehnologia computerizată. De asemenea, cu ajutorul unui astfel de software, se creează documentație tehnologică și de proiectare pentru clădiri, produse sau structuri individuale. Sistemele CAD moderne sunt utilizate într-o mare varietate de domenii ale activității umane moderne și aproape fiecare are propriul tip unic de astfel de utilități.

Ce este?

Abrevierea CAD este adesea considerată a fiechivalentul în engleză standard al termenului CAD, dar în realitate acest lucru nu este în întregime adevărat. Sistemele CAD nu pot fi considerate ca un analog complet al CAD-ului ca sistem organizațional și tehnic, deoarece GOST oferă această frază sub forma unui echivalent standardizat în limba engleză a termenului „proiectare asistată de computer”. Astfel, termenul CAD este tradus în engleză mai mult ca sistem CAE, dar o serie de surse străine indică faptul că termenul CAE este un concept generalizat care include utilizarea oricărei tehnologii informatice în lucrările de inginerie, inclusiv CAM și CAD.

De ce este necesar?

Sistemele CAD sunt utilizate în principal pentrupentru a maximiza eficiența și productivitatea inginerilor prin automatizarea completă a proiectării și pregătirea ulterioară a producției. Astfel, datorită utilizării lor, se obțin următoarele avantaje:

• timpul de proiectare este redus semnificativ;
• cantitatea de muncă necesară pentru planificare și proiectare este redusă;
• costul total de producție și proiectare este semnificativ redus, ceea ce afectează direct costurile de exploatare;
• o creștere a nivelului tehnic și economic, precum și a calității rezultatelor lucrărilor de proiectare efectuate;
• reducerea costurilor necesare testării și modelării la scară largă.

Sisteme CAD moderne ca intrareutilizați diferitele cunoștințe tehnice ale experților care sunt angajați în rafinarea rezultatelor, introducerea diverselor cerințe de proiectare, verificarea proiectului rezultat, modificarea acestuia și multe alte lucruri.

Implementarea unui sistem automatizatproiectarea se realizează ca un complex de utilități aplicate, cu ajutorul căruia se asigură proiectarea, precum și desenarea ulterioară și modelarea tridimensională a structurilor sau a părților volumetrice și plane.

În marea majoritate a cazurilor, sistemele CAD includ module pentru modelarea structurilor tridimensionale, precum și proiectarea desenelor și a diverselor documentații text proiectate.

Acestea sunt clasificate în principal în funcție de mai mulți parametri:

• tipul și tipul obiectului în cauză;
• nivelul de automatizare a procedurii de proiectare;
• complexitatea obiectului creat;
• complexitatea procesului de automatizare;
• numărul de documente utilizate;
• natura documentelor utilizate;
• numărul total de niveluri care vor fi prezente în structura suportului tehnic.

Motiv special

În funcție de sarcinile sistemelor CAD care sunt implementate, acestea sunt împărțite în mai multe grupuri:

• Automatizarea proiectării geometrice tridimensionale sau bidimensionale, precum și crearea diverselor documentații tehnologice sau de proiectare.
• Proiectarea și crearea ulterioară a desenelor.
• Modelare geometrică.
• Automatizarea diferitelor calcule inginerești, modelarea dinamică, precum și analiza și simularea proceselor fizice cu verificarea și optimizarea ulterioară a produselor.
• O subclasă de instrumente CAE utilizate pentru analiza computerului.
• Fonduri destinate tehnologieipregătirea procesului de producție a diferitelor produse, care permite automatizarea procedurii de programare și controlul suplimentar al echipamentelor cu un GAPS sau CNC.
• Instrumente concepute pentru automatizarea proceselor de planificare pentru diferite procese tehnologice utilizate la joncțiunea sistemelor CAM și CAD.

Cele mai automatizatedesignul poate combina rezolvarea diferitelor probleme care se referă la diferite aspecte ale designului - este un design complex sau integrat asistat de computer (CAD).

Clasificare internațională general acceptată

Clasificarea modernă le împarte în mai multe categorii:

• sisteme orientate spre desen, care au apărut pentru prima dată în anii șaptezeci ai secolului trecut, dar care pot fi încă utilizate în unele situații;
• sisteme care creează modele electronice tridimensionale de obiecte, datorită cărora devine posibilă rezolvarea diferitelor probleme legate de modelarea până la procedura de producție;
• sisteme care susțin conceptul unei descrieri electronice complete a unui obiect.

Ultimul tip este tehnologiafurnizarea dezvoltării și susținerii ulterioare a unui model electronic de informații pe tot parcursul ciclului său de viață, incluzând proiectarea conceptuală și detaliată, comercializarea deplină, producția, pregătirea tehnologică, funcționarea, precum și eliminarea și repararea.

În literatura modernă tehnică și educațională șiPe lângă diverse standarde de stat, abrevierea CAD este interpretată ca „sistem de proiectare asistat de computer”, dar în același timp conceptul de „sistem de automatizare pentru lucrări de proiectare” corespunde cel mai strâns aici, dar este mai dificil de înțeles, prin urmare, este un ordin de mărime mai puțin comun. De multe ori se întâmplă ca, în timp ce proiectăm în sisteme CAD, să observăm o interpretare incorectă a „Sistemului automat de proiectare”, deși este de fapt inerent greșită. Nu uitați că conceptul de „automat” prevede o funcționare complet independentă a sistemului fără a fi necesară participarea umană, în timp ce CAD necesită în continuare executarea unor sarcini de către persoana însuși, iar automatizarea completă se referă doar la proceduri și operațiuni individuale ...

Un asemenea concept nu este nici pe deplin corect,ca „Instrument de proiectare asistată de computer”, așa cum ar putea fi numit concentrat prea îngust. Desigur, în prezent, CAD este considerat exclusiv ca software aplicat necesar pentru desfășurarea activităților de proiectare, dar, de fapt, în literatura internă și în diferite standarde de stat, CAD este considerat ca un concept mai voluminos, care include nu numai instrumente software.

CAD în stomatologie

Marea majoritate a modernilorclinicile dentare utilizează CAD. Sistemele CAD în stomatologie sunt utilizate pentru producerea de proteze dentare de înaltă calitate, de mai bine de zece ani sunt folosite pentru fabricarea bonturilor pentru implanturi, coroane și tot felul de proteze, toate fiind de o calitate excelentă și de înaltă precizie. Esența acestei tehnologii constă în faptul că inițial se realizează o modelare tridimensională a structurii create pe un computer și abia apoi, folosind modelul de proiectare, fabricarea se efectuează pe unitatea de frezare.

Astfel, stomatologii primesc multe beneficii prin utilizarea tehnologiei CAD în activitatea lor. Sistemele CAD în stomatologie sunt cel mai des folosite după cum urmează:

• mai întâi, medicul face o impresie, care este apoi trimisă la laborator;
• după livrare, impresia este plasată într-un scaner specializat care creează un model al viitorului produs;
• intră în joc sistemul CAD: modelul 3D se transformă într-un fișier specializat care va servi drept sursă de date pentru unitatea de frezare;
• folosind fișierul rezultat, pe unitatea de frezare, cadrul este produs dintr-o piesă specială din oxid de zirconiu;
• la final, rama rezultată este acoperită cu grijă cu o masă ceramică și coaptă.

Sistemele CAD / CAM în stomatologie permitpentru a face coroane din dioxid de zirconiu, care diferă de produsele care conțin metale prin multe avantaje. Prin ele însele, aceste produse practic nu diferă prin culoare față de dinții naturali, deoarece alegerea nuanței se efectuează chiar și în timpul producției cadrului. Mai mult, cadrul este acoperit cu grijă cu o masă ceramică specială, care are o structură translucidă și translucidă și include, de asemenea, o gamă destul de largă de culori în paleta sa, ceea ce face posibilă realizarea coroanelor similare cu dinții naturali.

În sine, oxidul de zirconiu are un nivel ridicatbiocompatibil, chiar și în comparație cu metalele prețioase, și este un material hipoalergenic, care a fost confirmat în cursul mai multor studii clinice științifice. Cu toate acestea, de fapt, coroanele bazate pe un cadru de oxid de zirconiu sunt departe de a fi singurul tip de produse pentru fabricarea cărora sunt utilizate sisteme CAD / CAM. O mașină CNC bazată pe aceste tehnologii vă permite să realizați:

• diverse poduri;
• coroane temporare;
• bonturi personalizate.

Pe lângă dioxidul de zirconiu menționat deja, o mare varietate de materiale pot fi utilizate în procesul de fabricație, inclusiv plastic, ceară, cobalt și titan, crom.

Care sunt beneficiile?

Aceste tehnologii oferă avantaje precum:

• cea mai mare precizie posibilă de fabricație cu abateri minore;
• automatizarea completă a proceselor de producție, care elimină aproape complet probabilitatea de erori;
• capacitatea de a utiliza o varietate de materiale;
• capacitatea de a efectua proceduri pentru modelarea și fabricarea produselor în diferite locuri;
• limitarea productivității oricăror procese în desfășurare.

CAD în inginerie mecanică

Sistem CAD (T-FLEX CAD și altele) găsitdestul de răspândit în domeniul ingineriei mecanice, care diferă în trei niveluri - inferior, mediu și superior. Această diviziune a apărut la începutul anilor optzeci și nouăzeci din secolul trecut.

Nivelul inferior includeSistemele CAD / CAM / CAE cu costuri reduse, care sunt axate în principal pe grafica 2D, adică sunt destinate în principal asigurării automatizării lucrărilor de desen. Ca suport tehnic pentru sistemele CAD ușoare, au fost utilizate calculatoare personale, care deja la acel moment erau semnificativ inferioare în funcționalitate la stațiile de lucru cu drepturi depline.

Sisteme de nivel superior sau, deoarece acestea sunt încă acceptatenumite sisteme CAD grele, au fost concepute pentru a fi utilizate pe tot felul de mainframe sau stații de lucru. Astfel de sisteme s-au dovedit a fi mult mai versatile, dar în același timp au avut un cost destul de ridicat, concentrându-se în principal pe modelarea de suprafață și solidă. Proiectarea diverselor documentații de desen în acestea este adesea realizată prin dezvoltarea preliminară a modelelor tridimensionale geometrice speciale. După aceea, sistemele în care funcția de modelare 3D a fost limitată exclusiv la modelele solide, adică ocupând o poziție intermediară între cele grele și ușoare, au primit propriul lor nivel mediu.

Până în prezent, dezvoltarea CAD a dus deja lafaptul că în majoritatea sistemelor de nivel mediu au început să apară instrumente speciale pentru modelarea suprafețelor, iar funcțiile disponibile pentru utilizarea în computerele personale au devenit, de asemenea, acceptabile pentru sistemele moderne de nivel superior. Datorită acestui fapt, chiar și principiile prin care distincția dintre sistemele medii și grele a fost realizată anterior s-au schimbat. Sistemele CAD moderne de nivel ridicat sunt acum numite CAE / CAD / CAM / PDM, adică cele care includ simultan caracteristici precum:

• inginerie tehnologică și de proiectare;
• analiza inginerească;
• managementul informațiilor despre proiect;
• set extins de module software speciale.

În schimb, sistemele moderne de gamă medie sunt de obicei numite mainstream, mid-range sau pur și simplu serial.

Sistemele de același nivel pot fi apelate decapacitățile funcționale sunt aproximativ echivalente, deoarece unele realizări noi care apar într-un anumit complex software și metodologic vor fi implementate în versiunile noi ale altora în viitorul apropiat. În CAD-ul companiilor mari, este destul de des obișnuit să combinați mai multe sisteme de diferite niveluri în același timp. Acest lucru se datorează adesea faptului că aproape toate procedurile de proiectare pot fi efectuate pe sisteme CAD de la nivelurile mediu și inferior și, în plus, cele grele sunt prea scumpe. Din acest motiv, întreprinderile cumpără licențe pentru programe de nivel superior într-un număr destul de limitat, iar marea majoritate a bazelor moderne de clienți sunt furnizate în detrimentul nivelurilor inferioare și medii.

Mai mult, se întâmplă adesea căSistemele CAD / CAE pot avea anumite probleme în ceea ce privește schimbul de informații între ele, dar astfel de probleme sunt rezolvate prin utilizarea formatelor și limbajelor speciale adoptate în tehnologiile CALS, deși unele dificultăți trebuie depășite pentru a asigura transmiterea nedistorsionată a date geometrice prin limbaje unificate intermediare.

structură

Ca orice alt sistem complex, CAD include mai multe subsisteme care pot fi proiectate sau întreținute.

Primii sunt implicați în implementarea directădiverse lucrări de proiectare. Ca exemplu, se pot cita subsisteme pentru modelarea geometrică tridimensională a tuturor tipurilor de obiecte mecanice, analiza circuitelor, crearea documentației de proiectare sau urmărirea conexiunilor PCB.

Subsistemele de servire sunt destinatepentru a asigura performanța normală a proiectanților, iar combinația lor este destul de des în rândul specialiștilor, este obișnuit să se apeleze la mediul de sistem CAD. Ca subsisteme tipice de servicii, se utilizează deseori diverse baze de gestionare a datelor de proiectare, diferite subsisteme pentru dezvoltarea și întreținerea ulterioară a software-ului CASE, precum și cele de instruire concepute pentru a facilita utilizatorilor stăpânirea tehnologiilor implementate în CAD.

Structurarea în diferite aspecte a permis apariția tipurilor de software CAD, dintre care există doar șapte astăzi:

• tehnic, care include diverse componente hardware;
• matematic, combinând tot felul de metode matematice, algoritmi și modele;
• software, care este un program CAD pentru computer;
• informațional, care include baze de date, sisteme de management pentru aceste baze, precum și multe alte informații utilizate în procesul de proiectare;
• lingvistice, exprimate sub formă de limbaje de comunicare între calculatoare și designeri, limbaje pentru schimbul de date între hardware CAD și limbaje de programare;
• metodic, care include tot felul de tehnologii de proiectare;
• organizatorice, executate sub formă de fișe de post, tabele de personal și alte documente, cu ajutorul cărora se realizează reglementarea activității întreprinderilor de proiectare.

Trebuie remarcat faptul că întregul set de informații,care este utilizat în procesul de proiectare, este numit de specialiști fondul de informații CAD. O bază de date este o colecție ordonată de informații care reflectă diverse caracteristici ale obiectelor și relația lor într-un anumit subiect. Accesul la baza de date pentru studierea, înregistrarea și corectarea ulterioară a datelor se efectuează prin intermediul SGBD, iar setul SGBD și DB se numește de obicei BnD, adică o bancă de date.

clasificare

Sistemele de proiectare CAD / CAM sunt clasificatedin mai multe motive, cum ar fi aplicația, scopul, scara (cât de cuprinzătoare sunt rezolvate sarcinile atribuite), precum și natura subsistemului de bază.

În ceea ce privește aplicațiile, următoarele grupuri CAD ar trebui să fie distinse între cele mai populare și reprezentative:

• utilizate în domeniul ingineriei mecanice generale (datorită cărora sunt denumite de obicei inginerie mecanică);
• utilizat în domeniul electronicii radio;
• utilizat în domeniul construcțiilor și arhitecturii.

În plus, există, de asemenea, un destul de marenumărul sistemelor specializate fie alocate în grupurile listate, fie reprezentând o ramură complet independentă a clasificării. Ca exemplu ilustrativ, putem cita sistemele CAD pentru circuite integrate mari, mașini electrice, aeronave și multe altele.

Indivizii diferă ca scară.software și complexe metodologice, inclusiv un complex pentru verificarea rezistenței diferitelor produse mecanice în conformitate cu metoda elementelor finite sau un complex pentru verificarea circuitelor electronice, precum și sisteme cu o arhitectură unică nu numai de software, ci și de hardware.

Subsistem de bază

Următoarele tipuri de CAD există aici:

• Pe baza subsistemului geometricmodelare și grafică pe computer. Astfel de sisteme CAD se concentrează în principal pe diverse aplicații în care proiectarea acționează ca procedura principală de proiectare, adică o definiție clară a formelor spațiale, precum și localizarea reciprocă a obiectelor. De aceea acest grup include multe sisteme CAD din domeniul ingineriei mecanice, bazate pe nucleele grafice. În zilele noastre, este destul de obișnuit să folosiți nuclee grafice unificate.
• Bazat pe SGBD.Ele sunt în principal ghidate de acele aplicații în care este posibil, prin efectuarea unor calcule matematice relativ simple, să se proceseze o cantitate suficient de mare de informații. Ele se găsesc adesea în aplicații tehnice și economice, cum ar fi proiectarea planurilor de afaceri, dar sunt adesea utilizate în procesul de proiectare a obiectelor mari, cum ar fi panourile de control din sistemele automate.

În plus, există și sisteme CAD complexe,care include subsisteme de toate tipurile anterioare. Ca exemple tipice ale unor astfel de sisteme complexe, merită menționat software-ul care este utilizat în mod activ în ingineria mecanică modernă sau CAD LSI. Acesta din urmă include un SGBD și diverse subsisteme pentru proiectarea componentelor, circuitelor funcționale și logice, topologia cristalelor, precum și teste pentru analiza adecvării produselor fabricate. Pentru a asigura gestionarea normală a unor astfel de programe complexe, este obișnuit să se utilizeze medii de sistem specializate.