Презентация "Понятие, назначение и применеие САПР, их классификация" 4 курс СПО 23.02.04 Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования (по отраслям)

САПР
Понятие, назначение, применение, классификация

САПР — система автоматизированного проектирования
В условиях постоянно сокращающегося времени между возникновением новой идеи и ее моральным устареванием конкурентоспособность производителя достигается за счет оптимизации, унификации и автоматизации стандартных процедур, сопутствующих выпуску новых товаров.
Для реализации этих задач проектные организации используют специализированное программное обеспечение, являющееся частью САПР.

Аббревиатура САПР расшифровывается как
система автоматизированного проектирования
и, зачастую, воспринимается обывателями, как набор программ для черчения.
Однако, согласно действующему ГОСТ 23501.101-87, термин САПР трактуется обширнее и подразумевает всю организационно-техническую инфраструктуру проектного отдела или организации.
Затрачивая внушительную часть бюджета на развитие и поддержание структуры САПР, предприятия преследуют единственную цель — повышение качества выпускаемой продукции и оперативное реагирование на обратную связь от потребителей.

Возможности и области применения
Наиболее очевидной и востребованной функцией комплексов САПР является возможность построения компьютерной 2D- и 3D-модели разрабатываемого изделия.
Однако, применение САПР не ограничивается только разработкой и каталогизацией проектной документации, хотя уже этот момент помогает экономить массу времени и трудозатрат инженера, позволяя в ходе работы менять элементы чертежей, ничуть не заботясь о влиянии этих изменений на проект в целом.

Пользователь современной САПР имеет в своем распоряжении богатый выбор стандартных элементов, избавляющий от необходимости многократно проделывать одну и ту же работу и унифицирующий стандартные проектные процедуры.
Мощный математический аппарат упрощает инженерные расчеты, позволяя в режиме реального времени визуально оценивать контролируемую величину и ее зависимость от изменения проектируемой конструкции.
Наиболее актуально эта задача проявляется в системах с распределенными параметрами, расчет которых крайне трудоемок.
В качестве примеров можно привести анализ напряжений в узлах механических систем, строительных конструкций, тепловой расчет электронных устройств и т.д.
Сложно переоценить возможности САПР в плане компьютерной анимации и симуляции разрабатываемых устройств, позволяющие увидеть их работу до изготовления прототипа и устранить ошибки и недочеты, сделанные при проектировании.

Исторически сложилось, что САПР получили широкое применение в машиностроении, автомобилестроении и строительстве.
Однако, в настоящее время с их помощью можно автоматизировать практически любой процесс, начиная от раскроя и пошива одежды и, заканчивая разработкой поточной линии крупного завода.

Структура САПР

Структура САПР регламентирована ГОСТ 23501.101-87 и включает в себя два класса подсистем:
проектирующие и обслуживающие. 

Основным назначением проектирующих модулей выступает решение конкретных проектных задач, а функции информационного обмена между ними возложены на подсистемы обслуживания, к задачам которых можно отнести:

Управление процессами проектирования.
Документирование процессов проектирования.
Реализация графического интерфейса.
Организация и ведение банка данных.

Классификация САПР

Локальные САПР, ориентированные на решение конкретных задач, например, только на изготовление конструкторской документации. Они часто используются в производственной практике на начальной стадии внедрения.

Интегрированные САПР объединяют подсистемы конструирования, моделирования, разработки технологии изготовления проектируемых изделий, разработки конструкторской и технологической документации.

Задачи САПР

Эффективность работы, которая заключается в следующих показателях:
Более быстрое выполнение чертежей. Конструктор, использующий САПР, может выполнять чертежи в среднем в три раза быстрее, чем работая за кульманом. Это ускоряет процесс проектирования в целом, позволяет в более сжатые сроки выпускать продукцию и быстрее реагировать на рыночную коньюктуру.
Повышение точности выполнения чертежей. Точность чертежа, выполненного вручную, определяется остротой зрения конструктора и толщиной грифеля карандаша. На чертеже, построенном с помощью САПР, место любой точки определено очень точно (обычно с точностью 0.01 - 0.0001 мм).
Повышение качества выполнения чертежей. Качество изображения на обычном чертеже полностью зависит от мастерства конструктора, тогда как графопостроитель САПР рисует высококачественные линии и тексты независимо от индивидуальных способностей человека, использующего эту систему. Кроме того, большинство обычных чертежей имеют следы ластика, что придает им неряшливый вид. Редактор САПР позволяет быстро стереть любое число линий без каких-либо последствий для конечного вида чертежа.

Возможность многократного использования чертежа. Записанный в память ЭВМ чертеж может быть использован многократно
Специальные чертежные средства, такие как перенос, поворот, копирование, масштабирование изображений, увеличения изображения при просмотре и т.п., которые обычно недоступны при ручном черчении.
Ускорение расчетов и анализа при проектировании. В настоящее время существует большое разнообразие программного обеспечения (модуль САЕ), которое позволяет выполнять на компьютерах часть проектных расчетов заранее (расчет режимов резания, нормирование работ, задачи сопромата и др.).
Высокий уровень проектирования. Мощные средства CAE моделирования освобождают конструктора от использования традиционных формул и позволяют проектировать нестандартные геометрические формы (кулачки, резьбы и др.).

2. Удобство САПР
в значительной мере определяется видом связи с проектировщиком. Наиболее эффективный вид связи - графический диалог, который обеспечивает большую наглядность при передаче информации и позволяет оптимально разграничить функции между человеком и ЭВМ при одновременном улучшении качества принимаемых человеком решений.

3. Гибкость САПР
с точки зрения расширения возможностей ее использования может быть увеличена, если программное обеспечение является универсальным и открытым.

Популярные программы

На текущий момент существует большое разнообразие CAD-систем разного уровня сложности, что вполне соответствует классификации по комплексности автоматизации проектирования.
К примерам комплексов верхнего уровня можно отнести:

NX (разработчик — Siemens PLM Software) — программный продукт с большими возможностями в сфере промышленного дизайна, конструирования, проектирования оснастки (штампов, литейных форм), программирования станков с ЧПУ, инженерного анализа. NX построен на геометрическом ядре Parasolid. NX нашла свое применение в области энергомашиностроения, транспортного машиностроения, при производстве газотурбинных двигателей, а авиационной и автомобильной промышленности.

CATIA (разработчик — Dassault Systemes). Нишей данного программного комплекса выступают такие отрасли как авиастроение и кораблестроение, тяжелое машиностроение. Эта САПР построена на ядре CGM (Convergence Geometric Modeler), которое жестко связано с самой системой.  Особенностью CATIA является возможность совместной работы в режиме реального времени. Данный программный комплекс включает в себя порядка трех сотен подключаемых модулей.
Эти программные комплексы соответствуют классу CAE.

К среднему уровню можно отнести:

Mechanical Desktop (разработчик ・Autodesk) предназначен для подготовки проектных решений как отдельных деталей, так сборок, а также сопроводительной технической документации. Имеет возможности трехмерного твердотельного моделирования, позволяет спроектировать объекты произвольной геометрической формы и степени сложности. Имеет обширную базу стандартных изделий, в том числе ЕСКД.

Mastercam (разработчик — CNC Software, Inc.) представляет собой универсальный, используемый в различных областях программный продукт, предлагающий возможность многовариантных решений в разных режимах работы. Имеет удобный, понятный интерфейс и широкие возможности настройки параметров. Поддерживает трехмерное моделирование, позволяет создавать программы для обработки деталей по 2 — 5 осям на фрезерных, токарных станках, поддерживает операции штамповки и резки листового материала.

Пакеты нижнего уровня:

Bricscad (разработчик — Bricsys) программный продукт, предназначенный для создания двумерных чертежей и трехмерного моделирования.
Широко используется в машиностроении, строительстве, электрике и автоматике.
Основная особенность — единый формат для 2D и 3D объектов.

КОМПАС (разработчик АСКОН) представляет собой программу для моделирования.
Дает возможность вести конструкторскую документацию, поддерживает отечественные стандарты ЕСКД.
Однако не является кросс платформенной системой, так как формат чертежей не поддерживается другими пакетами.

Самой популярной САПР в мире стала программа AutoCAD.
Существуя на рынке уже более тридцати лет, она занимает лидирующее положение среди аналогичных программных решений среднего уровня.

Имея в своем арсенале развитый инструментарий разработки и адаптации, она представляет собой универсальную платформу на базе которой создано большое количество специализированных приложений, решающих задачи проектирования в области механики, электроники, архитектуры, строительства.