Нисходящее проектирование

Предполагается, что инженер начинает работать над проектом на высоком уровне абстракции с последующей детализацией проекта. Основной задачей руководителя или инженера является определение оптимального концептуального решения, выбор функциональных алгоритмов проектирования, а также выбор наиболее эффективных инструментальных средств проектирования.

Другими словами, определение правильной стратегии проектирования на основе достаточно общей и зачастую неопределенной информации. Данная программа решается на основе применения предикативных инструментальных средств, т.е. программ, обеспечивающих связь этапов функционально-логического, конструкторского проектирования и этапа технологической подготовки производства. При этом предикативный инструментарий используется как на уровне отдельных проектных процедур, так и на уровне проекта в целом. Нисходящее проектирование позволяет получить изделия с другими характеристиками, создать надежное устройство. Все современные производители работают на уровне нисходящего проектирования.

1.3 Подкласс систем проектирования РЭС - СAD/CAM-системы

1.3.1 Введение в CAD/САМ-системы

CAD-системы (computer-aided design - компьютерная поддержка проектирования) предназначены для решения конструкторских задач и оформления конструкторской документации (более привычно они именуются системами автоматизированного проектирования - САПР). Как правило, в современные CAD-системы входят модули моделирования трехмерной объемной конструкции (детали) и оформления чертежей и текстовой конструкторской документации (спецификаций, ведомостей и т.д.). Ведущие трехмерные CAD-системы позволяют реализовать идею сквозного цикла подготовки и производства сложных промышленных изделий.

Модули CAD систем:

- создание объемной модели детали и узлов со статическим анализом собираемости изделий;

- проектирование поверхностей любой сложности;

- параметризация размеров деталей;

- оформление сборочных и моделировочных чертежей по объемным моделям в соответствии со стандартами;

- реалистическое отображение изделия с учетом текстуры материала, цвета и шероховатости поверхности;

- вывод изображения на плоттер;

- импорт-экспорт модели между различными CAD через стандартные интерфейсы.

САМ-системы (computer-aided manufacturing - компьютерная поддержка изготовления) предназначены для проектирования обработки изделий на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) и выдачи программ для этих станков (фрезерных, сверлильных, эрозионных, пробивных, токарных, шлифовальных и др.).

В России САМ-системы носят название системы автоматизированного управления производственным оборудованием (АСУПР). САМ-системы еще называют системами технологической подготовки производства. В настоящее время они являются практически единственным способом для изготовления сложно-профильных деталей и сокращения цикла их производства. В САМ-системах используется трехмерная модель детали, созданная в CAD-системе.

Первые САМ-системы появились в 40-х, начале 50-х годов, когда начали развиваться средства механической обработки изделий с числовым программным управлением, которые в конце 50-х — начале 60-х годов получили название ЧПУ. Сфера влияния ЧПУ в настоящее время охватывает множество различных автоматизированных производственных процессов, включая фрезерную и токарную обработку, штампование, контактную сварку и др. Параллельные разработки в области программно-управляемых роботов и автоматизированных производств обусловили развитие цельных производственных единиц, контролируемых центральными компьютерными системами и организованных по принципу ГПС - гибких производственных систем.

Модули САМ систем:

- проектирование технологических процессов изготовления продукции и оснастки;

- динамический контроль процесса сборки;

- выбор параметров холодной штамповки (имитируется весь процесс штамповки, в том числе «наложение» штамповочных приспособлений на поверхность детали);

- создание и отладка программ для станков с ЧПУ (моделируется кинематика станка, его рабочая зона, стойка управления, заготовка, ее крепление и инструмент; на экране подробно отображается процесс обработки);

- оптимизация параметров процессов литья деталей из пластмасс;

- модули программирования для станков с ЧПУ;

- создание, редактирование и моделирование программ измерения и контроля соответствия детали ее объемной модели с помощью координатно-измерительной машины.

САМ-системы, кроме широкого набора методов механообработки, должны понимать любые виды математических моделей изделия (поверхностные и твердотельные), постоянно отслеживать изменение геометрических объектов, оперативно извещая технолога о необходимости регенерации траектории движения инструмента, желательно только для объектов, использующих измененную геометрию.