Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах и улицах «Добрая дорога детства» 2
Скачать 2.18 Mb.
|
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ ЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П.Королева» Л.А. ЧЕМПИНСКИЙ КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В CAD/CAM ADEM (ПРАКТИКУМ) Самара 2010 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева» Л.А.ЧЕМПИНСКИЙ КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В CAD/CAM ADEM (ПРАКТИКУМ) Допущено НМС по начертательной геометрии и инженерной графике при министерстве образования и науки РФ в качестве учебного пособия для студентов ВУЗов, обучающихся по направлениям и специальностям в области техники и технологии С А М А Р А Издательство СГАУ 2  010УДК 621.771.2.002.5 (075.8) ББК 34.3 К 218 Рецензенты: д-р техн. наук, проф. В. Н. Гаврилов д-р техн. наук, проф. О. П. Мулюкин Чемпинский Л.А. К 218 Компьютерное моделирование в CAD/CAM системе ADEM (практикум): учеб. пособие / Л.А. Чемпинский. – Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2010. – 165 с. : ил. ISBN 5-7883-0391-5 Рассмотрены основные принципы компьютерного моделирования деталей, программные средства формировании геометрических моделей и их использования для сквозного проектирования в машиностроении, практика использования основных методов и алгоритмов построения, преобразования и отображения объемных и плоских геометрических моделей для автоматизированного выполнения и оформления технической документации в среде учебной версии профессиональной отечественной CAD/CAM системы ADEM на основе правил, условностей и упрощений ЕСКД в соответствии с учебными планами по инженерной графике для вузов машиностроительных специальностей. Предназначено для студентов младших курсов всех специальностей, изучающих курсы “Информатика – графические редакторы”, “Инженерная компьютерная графика” на практических занятиях в компьютерном классе и при самостоятельной работе, студентов старших курсов, выполняющих конструкторскую и технологическую часть курсовых и дипломных проектов в автоматизированном режиме. Может быть использовано школьниками старших классов, учащимися начальных и средних профессиональных учебных заведений и на ФПК ИТР и преподавателей. УДК 621.771.2.002.5 (075.8) ББК 34.3 ISBN 5-7883-0391-5 © Чемпинский Л.А., 2006 © Самарский государственный аэрокосмический университет, 2010 ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие Введение Вопросы для повторения и самоконтроля Глава I. Геометрические модели, способы их представления, основы объемного моделирования. 1.1 Геометрические модели в современном представлении 1.2 Основы и практика 3D моделирования 1.2.1 Отображение БЭФ 1.2.2 Вход, выход и управление курсором 1.2.3 Закраска экрана, чтение и удаление модели с рабочего поля 1.2.4 Отображение модели в проекциях 1.2.5 Работа с цветовой палитрой 1.2.6 Типы закраски наружной поверхности геометрической модели 1.2.7 Работа с окнами 1.2.8 Аффинные преобразования БЭФ 1.2.8.1 Работа с одним БЭФ 1.2.8.2 Работа с группой БЭФ 1.2.9 Топологические преобразования БЭФ 1.2.9.1 Работа с узлами и сечениями БЭФ 1.2.9.2 Создание моделей тел вращения 1.2.10 Логические (булевы) операции 1.2.11 Моделирование детали по аксонометрии Вопросы для повторения и самоконтроля Глава II. Плоские модели изделий, способы формирования моделей и использования 2.1 Алгоритмы построения плоских моделей 2.2 Практика построения (создания) плоских моделей 2.2.1 Общие вопросы создания информации в модуле ADEM 2D 2.2.2 Техническое рисование 2.2.2.1 Редактирование рисунка. Топологические преобразования. 2.2.2.2 Редактирование рисунка. Аффинные преобразования. 2.2.3 Практика компьютерного черчения 2.2.3.1 Геометрическое черчение 2.2.3.2 Проекционное черчение 2.2.3.3 Параметрическое черчение 2.2.4 Рабочие чертежи деталей 2.2.4.1 Выбор изображений. Нанесение размеров на плоские модели. Нанесение параметров шероховатости поверхностей и взаимного расположения поверхностей 2.2.4.2 Запись технических требований и оформление основной надписи в автоматизированном режиме в среде модуля GMD ADEM 3.03 2.2.4.3 Построение рабочего чертежа на основе 2D модели 2.2.4.4 Построение рабочего чертежа на основе 3D модели 2.2.4.4.1 Получение плоской модели из объемной модели 2.2.4.5 Порядок построения рабочего чертежа детали «Переходник» Вопросы для повторения и самоконтроля Глава III. Объемные модели деталей, способы их формирования и использования 3.1Алгоритмы и подходы к современному компьтерному проектированию 3.2 Построение базовых элементов произвольной формы 3.2.1 Построение БЭФ методом «Лифт» 3.2.2 Построение БЭФ методом «Труба» 3.2.3 Построение БЭФ методом «Сечение» 3.3 Сквозное 2D-3D-2D моделирование. Решение задач 3.3.1 Задача о сечении граненой поверхности плоскостью 3.3.2 Задача о проекциях полой сферы с фигурным вырезом 3.3.3 Задача о построении проекций вилки 3.3.4 Моделирование деталей с резьбой Вопросы для повторения и самоконтроля Глава IV. Соединения деталей и их изображение на чертежах 4.1 Виды соединений 4.1.1 Условности и упрощения при выполнении соединений деталей 4.1.2 Построение соединений деталей 4.2 Сборочные чертежи 4.2.1 Размеры на сборочных чертежах 4.2.2 Построение сборочных чертежей деталей на основе 3D моделей 4.2.2.1 Автоматизированное составление спецификации 4.3 Чертежи общего вида. 4.3.1 Деталировка чертежа общего вида. Вопросы для повторения и самоконтроля Список литературы Приложение 1 Назначение клавиш и полей меню при работе в системе ADEM 3.03 Приложение 2 Задания для самостоятельной работы П Р Е Д И С Л О В И Е В последнее десятилетие можно было наблюдать бурное развитие технологий информационной поддержки процессов жизненного цикла изделий (ИПИ/CALS технологий). Несмотря на значительные успехи в использовании таких технологий за рубежом, на подавляющем большинстве отечественных предприятий используются лишь составляющие элементы: в основном CAD, в меньшей степени CAM и совсем мало CAE системы. При этом ни одна фирма- проектировщик программного обеспечения (разработчик подобных систем) до сих пор не предложила методику общих подходов к сквозному проектированию и производству, которую можно было бы использовать при подготовке современных специалистов в условиях технического вуза. Методические же пособия, разработанные работниками вузов, носят фрагментарный (несквозной) характер. Целью написания этой книги является изложение методики графо-геометрической подготовки специалистов в техническом вузе по сквозному проектированию на конкретных примерах моделирования геометрии типовых деталей авиационных двигателей. В практикуме представлены примеры решений типовых учебных задач, позволяющих освоить основы и идеологию современного проектирования. При написании книги основное внимание уделено практике освоения и использования на ПЭВМ знаний в предметной области. Сведения же о работе в среде ADEM можно почерпнуть из достаточно полно изложенных инструкций для пользователей. Основные сведения для работы в среде CAD/CAM системы ADEM v.3.03 представлены в приложении. Там же приведены варианты заданий по изучению алгоритмов создания 3D моделей, правил, условностей и упрощений, необходимых при составлении и выпуске технической документации по ЕСКД. В В Е Д Е Н И Е Средством общения людей является тот или иной язык. При промышленном изготовлении изделий в качестве такого языка традиционно используется чертеж. Чертеж представляет собой геометрическую модель будущего изделия. Изображения на чертеже издавна составляют вручную с использованием карандаша, циркуля, линейки, а также средств механизации - получают графическую модель. Однако эти изображения можно получить с точностью до 0.5 деления шкалы чертежного прибора. Поэтому для точного определения геометрических параметров изделия, необходимых для его изготовления, например, взаимного расположения поверхностей, на изображения наносят размерную сетку и пишут технические требования – получают геометрическую модель. Любой язык общения содержит алфавит и грамматику. Такой грамматикой в графическом языке являются утвержденные отраслевые, государственные и международные стандарты. У нас в стране с 1968 года и до настоящего времени в качестве государственных стандартов используется единые системы создания, ведения и использования конструкторской, технологической и пр. документации (ЕСКД, ЕСТД, ЕСПП). Современный уровень программных и технических средств электронной вычислительной техники позволил перейти от традиционных, ручных методов конструирования и проектирования к новым информационным технологиям с использованием ЭВМ; создавать системы автоматизации разработки и выполнения технической документации, удовлетворяющие стандартам ЕСКД, ЕСТД и ЕСПП как по качеству, так и по времени исполнения документов. В диалоге с ЭВМ могут быть созданы модели проектируемых изделий, чертежи и схемы как с использованием графических элементов таких, как точка, отрезок, окружность и т.п., так и отдельных фрагментов ранее созданных чертежей, графических изображений стандартных деталей, типовых и унифицированных конструкций, их частей и т.п. При этом также могут быть сформированы библиотеки чертежей деталей, изображения которых заданы параметрически. В зависимости от сложности геометрии деталей и способов их изготовления различают два подхода в их компьютерном проектировании: -на основе плоского (2D) геометрического моделирования – так называемой автоматизации чертежно-графических работ. Он является естественным продолжением традиционного геометрического моделирования в виде чертежа, осуществляемого с помощью карандаша и линейки; - на основе объемного (3D) геометрического моделирования с помощью компьютера, которое является новым инструментом проектировщика и предоставляет возможность работы в привычном для человека трехмерном пространстве. Такой подход к деятельности специалиста реализуется им при создании трехмерных геометрических моделей проектируемых изделий. Используя такие модели, конструктор может проводить прочностные и кинематические расчеты, прорабатывать вопросы компоновки и сборки изделий, технологические аспекты изготовления деталей и т.д. Такой подход также позволяет создавать в автоматизированном режиме плоские геометрические модели. При этом точность геометрического определения той или иной точки на поверхности модели изделия превышает 0,0001 мм. Поэтому такие модели можно использовать, в частности, для разработки и моделирования технологических операций в соответствии с маршрутом обработки детали, для автоматизированного составления управляющих программ для станков с числовым программным управлением (ЧПУ), для контроля геометрии изготовленной детали на соответствие ее математической модели, для проверки изделия на собираемость. Основными тенденциями в современном машиностроении являются улучшение рабочих параметров машин и конструкций, снижение их материало- и энергоемкости. При этом существенное значение имеют сроки разработок, их качество и стоимость. Чтобы соответствовать требованиям сегодняшнего дня, процесс автоматизации проектирования необходимо рассматривать в комплексе, как систему взаимосвязанных конструкторских, расчетных и технологических программных инструментов на всех стадиях проекта. Последним достижением в области современных информационных технологий, используемых в машиностроении, является технология информационной поддержки жизненного цикла изделия на базе полного электронного определения изделия (CALS/ИПИ технология). Эта технология позволяет связать в единую систему все службы предприятия, участвующие в проектировании нового изделия, технологической подготовке и его производстве, а также службы, обеспечивающие снабжение, сбыт готовой продукции и сервис. Элементы CALS технологии уже длительное время являются практическим инструментом работы конструктора и технолога. Спектр их реализации очень широк - от простых чертежных систем до интегрированных программных сред (CAD/CAE/CAM систем), функционально охватывающих эскизное, рабочее проектирование, создание 3-х и 2-х мерных геометрических моделей, инженерный анализ, разработку графическо-конструкторской и технологической документации, подготовку управляющих программ для оборудования с ЧПУ. Порождаемая в данных системах трехмерная геометрическая модель является основой всей информационной модели изделия. Все современные CAD/CAM/CAE системы в зависимости от решаемых ими задач можно разделить на две группы: специализированные и универсальные. Специализированные программные комплексы могут использоваться как автономно, так и включаться в состав универсальных систем. По функциональному признаку они классифицируются на: - программы для графического (CAD) ядра системы (Design Base, положенной в основу функционирования универсальной системы Helix и ряда специализированных систем, производимых и используемых в Японии, Parasolid – Unigraphics, Solid Works и пр., ACIS - AutoCAD, Cimatron, ADEM и пр.); - системы для функционального моделирования (CAE, реализующие метод конечных элементов, которые, в свою очередь, также делятся на системы общего применения (NASTRAN, ANSYS, COSMOS/M и др.) и проблемно-ориентированные системы (ADAMS, MARS и др.); - системы для подготовки управляющих программ для технологического оборудования (CAM) (SmarrCAM, Euclid, и др.). Универсальные системы предназначены для комплексной автоматизации процессов проектирования, анализа и производства продукции машиностроения. В зависимости от функциональных возможностей различают системы низкого уровня (AutoCAD, T-flex, Caddy), среднего уровня (Cimatron, Pro/JUNIOR) и полномасштабные (CATIA, Unigraphics, Pro/ENGINEER). Все системы постоянно развиваются, дополняясь все новыми модулями и возможностями. С течением времени программные продукты приобретают способность одинаково эффективно решать в своей "весовой" категории предъявляемые пользователем задачи. В этом случае пользователь при выборе той или иной системы руководствуется в первую очередь ее ценой. В то же время развитие программных сред имеет тенденцию перехода в более "тяжелую" категорию, но никогда наоборот. Такое усовершенствование в большинстве случаев приводит к необходимости использования все более и более мощного аппаратного обеспечения. Однако каким бы высоким ни был уровень системы, она сама по себе не функционирует. ЭВМ и установленный на ней программный продукт представляют собой хотя и высокопрофессиональный, но всего лишь инструмент, такой как, например, карандаш, линейка или счеты. Уровень эффективности использования ЭВМ зависит от степени подготовленности специалиста. Переход на новые технологии связан с формированием нового мышления инженера, что объясняется особенностями, присущими процессу сквозного компьютерного проектирования. Традиционно обучение геометрии и графике в техническом вузе связано с вопросами создания технической (конструкторской и технологической) документации для изготовления деталей, узлов и изделий. Создание такой документации в настоящее время возможно при наличии у специалиста развитого пространственного мышления (воображения), опыта решения позиционных и метрических задач, знаний правил, условностей и упрощений, регламентируемых стандартами при создании технической документации, понимания принципов функционирования прикладных программ, их классификации и возможностей использования, устойчивых навыков работы с системой. Переход на безбумажные, с использованием компьютера технологии, когда информация создается, хранится и используется в электронном виде, требует выполнения новых условий при подготовке специалистов. При этом безбумажная графическая подготовка является основой сквозной подготовки современного специалиста. На основании выше сказанного целями обучения геометрическому моделированию являются:
В результате изучения предлагаемого в пособии материала обучаемый должен знать: а) способы представления геометрических моделей; б) классификацию и возможности современных отечественных и зарубежных систем автоматизированного проектирования (САПР); в) современные подходы в компьютерном проектировании; г) основные алгоритмы, 3D и 2D моделирования и редактирования моделей; д) алгоритмы и правила оформления технической документации, в среде современной CAD системы обучаемый должен уметь: а) создавать и редактировать 3D модели деталей; б) получать необходимые для составления технической документации на изделия изображения: виды, разрезы, сечения, совмещения видов и разрезов и пр.; в) решать метрические и проекционные задачи; г) решать задачи геометрического, проекционного и параметрического черчения; д) составлять и оформлять рабочие чертежи деталей; е) составлять 3D сборки, спецификации и сборочные чертежи; ж) деталировать чертежи общего вида. При создании прикладных программных продуктов разработчики учитывают ряд особенностей их использования, как на производстве, так и в учебных заведениях. Использование прикладных систем в процессе обучения в вузе связано с относительно небольшим количеством часов занятий, наличием ограничений в использовании мощных инструментальных средств, задачами рационального использования машинного времени. Опыт преподавания графических дисциплин в вузах и довузовских учебных заведениях показал эффективность использования в учебном процессе, в частности, для выполнения конструкторской и технологической документации отечественной универсальной CAD/CAM системы ADEM, полностью удовлетворяющей всем перечисленным выше требованиям. ADEM – аббревиатура, состоящая из первых букв слов Automatic Design Engineering Manufacturing (Автоматизированное Черчение, Проектирование, Производство), универсальной, интегрированной системы, предназначенной к профессиональному использованию в современном машиностроительном производстве. Первая версия CAD/CAM ADEM вышла в начале 1995 года. В настоящее время бесплатно распространяются версии ADEM 3.03 и v.8.1. Версия ADEM 3.03 работает под Windows 3.11 и выше, и принадлежит к классу так называемых “легких” CAD/CAM систем. Система состоит из 5 модулей: плоское моделирование, объемное моделирование, разработка управляющих программ и моделирование 2Х, 2.5Х обработки, 3-координатного фрезерования, генерация технических документов (автоматизация составления технологической документации на универсальное оборудование, составление спецификаций и ведомостей или любых других текстовых и графических документов), генерация постпроцессоров. В версии ADEM 8.1 за основу моделирования принята мощная математика ACIS. За счет поддержки различных форматов данных (SAT, IGES, VDA, DXF, STL) была достигнута 100% совместимость со всеми современными системами проектирования и анализа. В модуле плоского моделирования появились несколько новых команд черчения, связанных с аффинными и вариативными преобразованиями объектов, возможность применения логических (булевых) операций к плоским объектам. Расширился набор импортируемых форматов для редактирования сканированного изображения (BMP, TIF, JPG). CAD/CAM ADEM система постоянно развивающаяся. Однако принципы, положенные в основу ранних версий остаются в новых версиях неизменными. Содержание последующих глав этой книги опирается на возможности ADEM 3.03. В предлагаемой читателю части работы изложена методика обучения студентов - машиностроителей на кафедре инженерной графики Самарского государственного аэрокосмического университета (СГАУ) «безбумажным» технологиям конструирования и использования полученных знаний при разработке технической документации по следующей программе: I семестр. Студенты изучают начертательную геометрию в традиционном объеме. Одновременно с этим они изучают 3D моделирование: отображение параметризованных базовых элементов формы (БЭФ); аффинные, топологические, логические преобразования с БЭФ, решение задач; отображение 3D моделей на плоскостях проекций; 2D моделирование: аффинные, топологические, логические преобразования с базовыми графическими элементами (БГЭ), решение задач; геометрическое черчение: решение задач; 3D моделирование по чертежу: решение задач; решение задач по циклу 2D – 3D – 2D; проекционное черчение и простановка размеров; решение задач по 3D моделям с выводом на печать; создание баз 3D моделей деталей; II семестр. Первая работа семестра - «Плоская параметризация». Она включает в себя изучение тем: возможности и особенности систем автоматизированного проектирования по созданию параметрических моделей; создание параметрических моделей деталей крепежа, зубчатых колес, шпонок, заклепок и пр.; создание баз параметрических моделей деталей. Изучая инженерную графику, студенты выполняют работу «Условности машиностроительного черчения» включающую в себя темы, работы по которым выполняются на компьютере с использованием параметрических баз деталей: соединения болтом, шпилькой, винтом, шпонкой, сваркой, заклепками, соединения труб и шлицевые, а также передачи зубчатые. Третья работа семестра - “Эскизы и рабочие чертежи деталей машин”. Студенты изучают последовательность выполнения эскизов и составляют эскизы типовых деталей (на бумаге в клетку): вала-шестерни (зубчатого колеса), корпуса и фланца. После тщательной проработки эскизов, включающей не только нанесение размеров и обозначение шероховатостей, но и дополнение чертежа другими сведениями, присущими производственному чертежу, студенты создают комплекты электронной документации на отдельные детали. III семестр. Традиционно на этом этапе обучения студенты изучают тему “Сборочный чертеж станочного приспособления”, в которой они знакомятся с основами технологии изготовления деталей на производстве и технологическим оборудованием, конструкцией станочных приспособлений, выполняют эскизы деталей одного из них. После тщательной проработки эскизов, включающей не только нанесение размеров и обозначение шероховатостей, но и дополнение чертежа другими сведениями, присущими производственному чертежу, студенты создают комплекты электронной документации на отдельные детали. Комплект содержит компьютерный чертеж детали, изображения для составления сборочного чертежа и чертежа общего вида сборочной единицы, а также объемную (3D) модель детали. На базе созданных комплектов составляют спецификацию и сборочный чертеж. Все комплекты электронной документации размещаются в одном разделе памяти на компьютере в виде геометрической базы данных, которая может быть использована в учебном процессе специальных и выпускающих кафедр. IV семестр. Задание студентам состоит из построения 3D модели станочного приспособления по 3D моделям деталей, составления рабочих чертежей деталей по 3D моделям сборки, чтения чертежа общего вида и выполнения по нему на компьютере рабочих чертежей деталей. Для проведения каждого из практических занятий на кафедре инженерной графики подготовлены оригинальные методические материалы. Они состоят из отпечатанных методических указаний по выполнению двухчасовой работы, последовательность выполнения которой иллюстрируется, при необходимости, видеофильмом. Перед началом каждого занятия студенты проходят тестирование на знание предметной области изучаемой темы; Решение учебных задач по выпуску технической документации на основе геометрических моделей осуществляется при обязательном сохранении базового блока знаний и навыков. Такая подготовка позволяет решать задачи компьютерного сопровождения учебного процесса на общеинженерных и выпускающих кафедрах. Характер учебных заданий на них может варьироваться в широком диапазоне. Например, составление сборочного чертежа станочного приспособления на основе параметрических баз составных частей; деталирование компьютерного сборочного чертежа, составление рабочего чертежа детали по его объемной модели; создание объемной модели по чертежу детали, проектирование технологического процесса обработки на основе объемной модели детали с последующим выходом на станок с ЧПУ, моделирование процесса сборки и исследование точностных характеристик на основе объемных моделей составных частей сборочной единицы и т.д. Вопросы для повторения и самоконтроля
В чем их сходство и отличие?
Для чего они предназначены? На какие уровни подразделяются?
|
Добавить документ в свой блог или на сайт
