Datorizētā projektēšana (CAD) ietver datoru modeļu izveidi, ko nosaka ģeometriskie parametri. Šie modeļi parasti parādās datora monitorā kā detaļas vai detaļu sistēmas trīsdimensiju attēlojums, ko var viegli mainīt, mainot attiecīgos parametrus. CAD sistēmas ļauj dizaineriem apskatīt objektus visdažādākajos attēlojumos un pārbaudīt šos objektus, simulējot reālos apstākļus.
Datorizētā ražošana (CAM) izmanto ģeometriskos projektēšanas datus, lai kontrolētu automatizētas mašīnas. CAM sistēmas ir saistītas ar datoru ciparu vadības (CNC) vai tiešās ciparu vadības (DNC) sistēmām. Šīs sistēmas atšķiras no vecākām skaitliskās vadības formām (NC) ar to, ka ģeometriskie dati tiek kodēti mehāniski. Tā kā gan CAD, gan CAM ģeometrisko datu kodēšanai izmanto datorizētas metodes, ir iespējams ļoti integrēt projektēšanas un izgatavošanas procesus. Datorizētas projektēšanas un ražošanas sistēmas parasti sauc par CAD / CAM.
CAD / CAM IZCELSME
CAD pirmsākumi bija trīs atsevišķi avoti, kas arī palīdz izcelt pamata darbības, kuras nodrošina CAD sistēmas. Pirmais CAD avots radās mēģinājumu automatizēt izstrādes procesu. Šīs tendences aizsāka General Motors Research Laboratories 1960. gadu sākumā. Viena no svarīgām laika modelēšanas priekšrocībām, kas saistītas ar datormodelēšanu salīdzinājumā ar tradicionālajām sastādīšanas metodēm, ir tā, ka pirmās var ātri izlabot vai ar tām manipulēt, mainot modeļa parametrus. Otrs CAD avots bija dizainparaugu pārbaude, izmantojot simulāciju. Datoru modelēšanas izmantošanu, lai pārbaudītu produktus, aizsāka tādas augsto tehnoloģiju nozares kā aviācija un pusvadītāji. Trešais CAD izstrādes avots bija centieni atvieglot plūsmu no projektēšanas procesa uz ražošanas procesu, izmantojot ciparu vadības (NC) tehnoloģijas, kuras līdz 1960. gadu vidum plaši izmantoja daudzās lietojumprogrammās. Tieši šis avots radīja saikni starp CAD un CAM. Viena no vissvarīgākajām CAD / CAM tehnoloģiju tendencēm ir arvien ciešāka integrācija starp CAD / CAM balstītu ražošanas procesu projektēšanas un izgatavošanas posmiem.
CAD un CAM izstrāde un jo īpaši saikne starp abiem pārvarēja tradicionālos NC trūkumus izdevumu, lietošanas ērtuma un ātruma ziņā, ļaujot projektēt un izgatavot daļu, izmantojot to pašu ģeometrisko datu kodēšanas sistēmu. Šis jauninājums ievērojami saīsināja laika posmu starp projektēšanu un izgatavošanu un ievērojami paplašināja to ražošanas procesu loku, kuriem ekonomiski varētu izmantot automatizētās mašīnas. Tikpat svarīgi, ka CAD / CAM sniedza dizainerim daudz tiešāku kontroli pār ražošanas procesu, radot iespēju pilnībā integrēt projektēšanas un ražošanas procesus.
Straujo CAD / CAM tehnoloģiju izmantošanas pieaugumu pēc 70. gadu sākuma nodrošināja masveidā ražotu silīcija mikroshēmu un mikroprocesora izstrāde, kā rezultātā datori bija pieejamāki. Tā kā datoru cena turpināja samazināties un uzlabojās to apstrādes jauda, CAD / CAM izmantošana paplašinājās no lieliem uzņēmumiem, izmantojot liela mēroga masveida ražošanas paņēmienus, līdz visu lielumu uzņēmumiem. Paplašinājās arī to darbību joma, kurām tika piemērots CAD / CAM. Papildus detaļu veidošanai, izmantojot tradicionālos darbgaldu procesus, piemēram, štancēšanu, urbšanu, frēzēšanu un slīpēšanu, CAD / CAM ir izmantojuši uzņēmumi, kas iesaistīti plaša patēriņa elektronikas, elektronisko komponentu, formētas plastmasas un daudzu citu izstrādājumu ražošanā. . Datorus izmanto arī, lai kontrolētu vairākus ražošanas procesus (piemēram, ķīmisko apstrādi), kas nav stingri definēti kā CAM, jo vadības dati nav balstīti uz ģeometriskiem parametriem.
Izmantojot CAD, ražošanas procesā ir iespējams simulēt detaļas kustību. Šis process var simulēt darbgaldu padeves ātrumu, leņķi un ātrumu, detaļu turēšanas skavu stāvokli, kā arī diapazonu un citus ierobežojumus, kas ierobežo mašīnas darbību. Dažādu ražošanas procesu simulācijas turpināšana ir viens no galvenajiem līdzekļiem, ar kuru CAD un CAM sistēmas kļūst arvien integrētākas. CAD / CAM sistēmas arī atvieglo saziņu starp tiem, kas iesaistīti projektēšanā, ražošanā un citos procesos. Tas ir īpaši svarīgi, ja viena firma slēdz līgumu ar citu par komponenta projektēšanu vai ražošanu.
Priekšrocības un trūkumi
Modelēšana ar CAD sistēmām piedāvā vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajām rasēšanas metodēm, kurās tiek izmantoti lineāli, kvadrāti un kompasi. Piemēram, dizainu var mainīt, neizdzēšot un nepārzīmējot. CAD sistēmas piedāvā arī “tālummaiņas” funkcijas, kas ir analogas kameras objektīvam, un dizainers var palielināt dažus modeļa elementus, lai atvieglotu pārbaudi. Datoru modeļi parasti ir trīsdimensiju un tos var pagriezt uz jebkuras ass, līdzīgi kā faktisko trīsdimensiju modeli var pagriezt rokā, ļaujot dizaineram iegūt pilnīgāku objekta izjūtu. CAD sistēmas ir piemērotas arī grieztu zīmējumu modelēšanai, kuros tiek atklāta detaļas iekšējā forma, un ilustrējot telpiskās attiecības starp daļu sistēmu.
Lai saprastu CAD, ir arī noderīgi saprast, ko CAD nevar darīt. CAD sistēmām nav iespēju saprast reālās pasaules jēdzienus, piemēram, projektējamā objekta raksturu vai funkciju, kurai objekts kalpos. CAD sistēmas darbojas ar spēju kodēt ģeometriskos jēdzienus. Tādējādi projektēšanas process, izmantojot CAD, ietver dizainera idejas pārnešanu formālā ģeometriskā modelī. Cenšoties attīstīt datorizētu “mākslīgo intelektu” (AI), vēl nav izdevies iekļūt ārpus mehāniskā - ko atspoguļo ģeometriskā (uz noteikumiem balstītā) modelēšana.
Citus CAD ierobežojumus risina pētījumi un izstrāde ekspertu sistēmu jomā. Šis lauks ir iegūts no pētījumiem, kas veikti AI. Viens ekspertu sistēmas piemērs ietver informācijas iekļaušanu par materiālu dabu - to svaru, stiepes izturību, elastību utt. - CAD programmatūrā. Iekļaujot šo un citu informāciju, CAD sistēma varētu “zināt”, ko zina inženieris eksperts, kad šis inženieris izveido dizainu. Pēc tam sistēma varētu atdarināt inženiera domāšanas modeli un faktiski “radīt” vairāk dizaina. Ekspertu sistēmas var ietvert abstraktāku principu, piemēram, smaguma un berzes raksturu, vai parasti izmantoto daļu, piemēram, sviru vai uzgriežņu un skrūvju, funkcijas un saistību. Ekspertu sistēmas varētu arī mainīt datu uzglabāšanas un izguves veidu CAD / CAM sistēmās, aizstājot hierarhisko sistēmu ar tādu, kas piedāvā lielāku elastību. Tomēr visi šādi futūristiskie jēdzieni ir ļoti atkarīgi no mūsu spējām analizēt cilvēka lēmumu pieņemšanas procesus un, ja iespējams, tos pārvērst mehāniskos ekvivalentos.
Viena no galvenajām CAD tehnoloģiju attīstības jomām ir veiktspējas simulācija. Starp visizplatītākajiem simulācijas veidiem ir testēšana, lai reaģētu uz stresu, un modelēšana, kā daļa var tikt ražota, vai dinamiskās attiecības starp daļu sistēmu. Sprieguma testos modeļa virsmas parāda režģis vai siets, kas deformējas, kad detaļa nonāk simulētā fiziskā vai termiskā sprieguma ietekmē. Dinamikas testi darbojas kā papildinājums vai aizstājējs, lai izveidotu darba prototipus. Vieglums, ar kādu var mainīt detaļas specifikācijas, veicina optimālas dinamiskās efektivitātes attīstību gan attiecībā uz detaļu sistēmas darbību, gan uz jebkuras konkrētas daļas ražošanu. Simulācija tiek izmantota arī elektroniskajā projektēšanas automatizācijā, kurā simulēta strāvas plūsma caur ķēdi ļauj ātri pārbaudīt dažādu komponentu konfigurācijas.
Projektēšanas un izgatavošanas procesi dažā ziņā ir konceptuāli nodalāmi. Tomēr projektēšanas process jāveic, izprotot ražošanas procesa būtību. Piemēram, dizainerim ir jāzina to materiālu īpašības, ar kuriem daļu var būvēt, dažādas metodes, ar kurām daļu var veidot, un ražošanas apjomi, kas ir ekonomiski izdevīgi. Konceptuālā pārklāšanās starp dizainu un ražošanu liecina par iespējamajiem CAD un CAM ieguvumiem un iemeslu, kāpēc tos parasti uzskata par sistēmu.
Jaunākā tehniskā attīstība ir būtiski ietekmējusi CAD / CAM sistēmu lietderību. Piemēram, arvien pieaugošā personālo datoru apstrādes jauda ir devusi viņiem dzīvotspēju kā CAD / CAM lietojumprogrammu transportlīdzekli. Vēl viena svarīga tendence ir izveidot vienotu CAD-CAM standartu, lai dažādas datu paketes varētu apmainīties bez ražošanas un piegādes aizkavēšanās, nevajadzīgas dizaina pārskatīšanas un citām problēmām, kas joprojām traucē dažas CAD-CAM iniciatīvas. Visbeidzot, CAD-CAM programmatūra turpina attīstīties tādās jomās kā vizuālā attēlošana un modelēšanas un testēšanas lietojumprogrammu integrācija.
CAS UN CAS / CAM LIETA
Konceptuāli un funkcionāli CAD / CAM paralēla attīstība ir CAS vai CASE, datorizēta programmatūras inženierija. Kā vietnē SearchSMB.com ir definēts rakstā “CASE”, “CASE” ¦ ir datorizētas metodes izmantošana, lai organizētu un kontrolētu programmatūras izstrādi, īpaši lielos, sarežģītos projektos, kuros iesaistīti daudzi programmatūras komponenti un cilvēki. ” CASE datējams ar pagājušā gadsimta 70. gadiem, kad datoru uzņēmumi sāka pielietot CAD / CAM pieredzes jēdzienus, lai programmatūras izstrādes procesā ieviestu lielāku disciplīnu.
Vēl viens saīsinājums, ko iedvesmojusi visuresoša CAD / CAM klātbūtne ražošanas nozarē, ir CAS / CAM. Šī frāze apzīmē datorizētas pārdošanas / datorizētas mārketinga programmatūru. CASE, kā arī CAS / CAM gadījumā šādu tehnoloģiju pamatā ir darba plūsmu integrācija un pārbaudītu noteikumu piemērošana atkārtotam procesam.
BIBLIOGRĀFIJA
Eimss, Bendžamins B. 'Cik CAD to padara vienkāršu.' Dizaina jaunumi . 2000. gada 19. jūnijs.
'CAD programmatūra darbojas ar simboliem no CADDetails.com.' Produktu ziņu tīkls . 2006. gada 11. janvāris.
'CASE'. SearchSMB.com. Pieejams vietnē http://searchsmb.techtarget.com/sDefinition/0,sid44_gci213838,00.html. Iegūts 2006. gada 27. janvārī.
Kristmans, Alans. 'CAM programmatūras tehnoloģiju tendences'. Mūsdienu mašīnu veikals . 2005. gada decembris.
Leondes, Cornelius, ed. 'Datorizēta projektēšana, inženierija un ražošana.' Sēj. 5 no Ražošanas sistēmu projektēšana . CRC Press, 2001.
cik veca ir Marija Končita Alonso
'Ko tu ar to domā?' Mašīnbūve-CIME . 2005. gada novembris.
