Обзор современных CAD, CAM и CAE систем

В современном машиностроительном производстве уже давно произошла интеграция различный систем проектирования (CAD/ CAM/ CAE). Данные системы представляют из себя пакеты проектирования твердотельных моделей, наборы библиотек, утилиты для создания чертежей, конструкторской и технологической документации, а также различные наборы программ для создания симуляций движения частей изделия, наглядный процесс обработки деталей, расчетов, необходимых для установления фактов того, что изделие будет исправно работать при определённых условиях.

Рис. 3.1.1 Autodesk Inventor

Семейство продуктов для промышленного 3D проектирования, включающее в себя средства моделирования, создания инструментальной оснастки и обмена проектными данными. Использование технологии цифровых прототипов позволяет создавать изделия более высокого качества за меньшее время.

Autodesk Inventor (Рис. 3.1.1) основан на технологии цифровых прототипов. Модели деталей и изделий, создаваемые в Inventor, представляют собой их точные цифровые 3D прототипы, позволяющие всесторонне изучать поведение изделий по мере их разработки.

Семейство продуктов Autodesk Inventor — это всеобъемлющий комплект решений для промышленного 3D проектирования и выпуска документации, разработки кабельных и трубопроводных систем, тестирования эксплуатационных характеристик.

Рис. 3.1.2 Pro/ENGINEER

CAD/CAM/CAE система. Более 310,000 профессиональных пользователей работают с Pro/ENGINEER - он обладает чрезвычайной мощью, сочетая в себе непревосходимую скорость и точность. Более 42 000 предприятий по всему миру применяют PLM-продукты PTC на всех стадиях жизненного цикла изделий. PTC Russia

Новая версия Pro/ENGINEER (Рис. 3.1.2) предлагает прогрессивные, значительно повышающие продуктивность работы конструктора технологии моделирования и редактирования геометрии, а также аппарат создания фотореалистичных изображений высочайшего качества. Среди них – создание трёхмерных макетов в виде "облака точек", динамическая деформация трёхмерной модели и многие другие.

Разработчик – Parametric Technology Corp., США.

Рис. 3.1.3 SolidWorks

Мощный машиностроительный CAD пакет SolidWorks (Рис. 3.1.3) для твердотельного параметрического моделирования деталей и сборок. Система конструирования среднего класса, базирующаяся на параметрическом геометрическом ядре Parasolid. Создана специально для использования на персональных компьютерах под управлением операционных систем Windows.

Разработчик - Dassault Systèmes.

Рис. 3.1.4 SIEMENS NX

CAD/CAM/CAE система NX (Рис. 3.1.4) от Siemens PLM Software предлагает инструменты и технологииSiemens PLM Software нового поколения, которые способствуют преобразованию процесса развития изделия. Качественно новые инструменты позволяют разрабатывать изделия в единой управляемой среде путем интеграции всех процессов. Инструменты NX предоставляют больше возможностей моделирования, обладают гибкостью и производительностью. Благодаря объединению параметрического моделирования и моделирования без дерева построения, а также технологии активного макета, облегчающей работу со сборкой, NX устанавливает новые стандарты скорости, производительности и легкости применения.

Разработчик- Siemens PLM Software.

Рис. 3.1.5 SolidEdge

Solid Edge (Рис. 3.1.5) является лидером на рынке систем автоматизированного проектирования для машиностроения Siemens PLM Software, оснащенная уникальными инструментами создания и редактирования 3D цифровых макетов. Превосходные базовые функции моделирования и встроенные рабочие процессы, учет специфических потребностей конкретных отраслей, полная интеграция со средствами управления проектированием – все это позволяет разрабатывать в Solid Edge точные и безошибочные проектные решения. Инструменты моделирования деталей и сборок в Solid Edge дают возможность инженерам легко создавать самые разнообразные изделия - от отдельных деталей до сборок, состоящих из тысяч компонентов. Ориентированные на нужды конкретных отраслей команды и структурированные рабочие процессы ускоряют проектирование типовых элементов, а создание, анализ и редактирование сборок гарантирует точное сопряжение и правильное функционирование каждой детали. При проектировании в Solid Edge ваши изделия корректно собираются с первого раза.

Разработчик - Siemens PLM Software.

Рис. 3.1.6 КОМПАС – 3D

КОМПАС – 3D (Рис. 3.1.6) – один из лидирующих российских продуктов. CAD-система, предназначенная для широкого спектра АСКОН проектно-конструкторских работ, лёгкая в освоении, удобная в работе и при этом имеющая стоимость, приемлемую для комплексного оснащения российских предприятий, в том числе средних и малых. Позволяет осуществлять двумерное проектирование и конструирование, быструю подготовку и выпуск разнообразной чертежно-конструкторской документации, создание технических текстово – графических документов.

Разработчик – АСКОН, Россия.

 

3.2 Разработка 3D моделей на основе компоновочной схемы и требований

На базе чертежа «Рычаг управления», наглядно продемонстрируем построение 3D модели, воспользовавшись машиностроительным CAD пакетом для твердотельного параметрического моделирования деталей и сборок – SIMENS NX

При построении втулки с наружным диаметром Ø 70 мм и внутренним Ø 40 мм, воспользуемся командой «Вытягивание». Выбираем плоскость построения, на которой будет нарисован эскиз (см. Рис. 3.2.1) с данными диаметрами. Нарисовав его, нажимаем «Завершить эскиз», и попадаем в окно где надо задать направление и расстояние вытягивания. Выбираем – средняя плоскость, тем самым начерченный эскиз будет вытянут от заданной нами плоскости в обе стороны на равное расстояние. В окне «Значение», задаём размер 80 мм. Нажимаем зелёную флажок – галочку и программа построила втулку.

 

Рис. 3.2.1 Эскиз вытягивания втулки

 

Для построения части детали сложной формы в виде «Y», так же воспользуемся командой «Вытягивание». Выбираем плоскость построения, на которой будет нарисован эскиз (см. Рис. 3.2.2) с заданными размерами, указанные на чертежах. Нарисовав его, нажимаем «Завершить эскиз», и попадаем в окно где надо задать направление и расстояние вытягивания. Выбираем – средняя плоскость. В окне «Значение», задаём размер 30 мм. В окне «Булевые операции», выбираем команду «Объединение», тем самым две части детали станут единым целом. Нажимаем зелёную флажок – галочку и программа построила часть детали сложной формы в виде «Y и объединила ее с уже построенной втулкой.

Рис. 3.2.2 Эскиз вытягивания втулки

 

Для того чтобы на заостренных кромках сделать скругление, выбираем команду «Скругление». Программа просит выбрать все необходимые кромки детали (см. Рис. 3.2.3), которые необходимо скруглить. Выбрав их, указываем радиус скругления, в данном случаи он равен 5 мм. Нажимаем зелёную флажок – галочку и программа построила необходимые для нас скругленные кромки детали.

Рис. 3.2.3 Эскиз скругления кромок

 

Для того, чтобы с торцевых поверхностей сделать места под уплотнительные кольца, выбираем команду вытягивание. Программа просит указать плоскость или поверхность, на которой будит начерчен эскиз (см. Рис.3.2.4) элемента. Выбираем торцевую поверхность. Отрисовываем эскиз, с заданными размерами. Выходим из эскиза и попадаем в окно, где надо задать вектор выреза, в тело, а его глубину, равной 2,5 мм. В окне булевые операции выбираем команду «Вычитание», тем самым нарисованный эскиз будет вырезан от торцевой поверхности на заданное расстояние. Нажимаем зелёную флажок – галочку и программа построила вырез.

Рис. 3.2.4 Эскиз операции вычитания

 

Рассмотрев, как делается вырез, аналогично построим еще 5 мест под уплотнительные кольца, с заданными размерами, указанных на чертеже.

Подробно рассмотрев построение 3D модели детали «Рычаг управления» (Рис. 3.2.5) в CAD пакете SIEMENS NX, используя те же самые операции и команды, аналогично смоделируем 3D модели остальных деталей: «Посадочный рычаг» (Рис.3.2.6), «Складывающийся подкос» (Рис. 3.2.7).

Рис. 3.2.5 Рычаг управления

Рис. 3.2.6 Посадочный рычаг

 

Рис. 3.2.7 Складывающийся подкос