Стандарты для CAPP и CAM систем

Прикладной протокол AP224 — STEP стандарт, посвященный планированию технологических процессов в CAPPи CAM системах. В стандарте определены понятия 3D-геометрии (прямые, дуги и т.д.), технологии (карманы, канавки, отверстия, скругления и др.), размеров и допусков, ассоциированных с 3D-моделями, материалов (например,, шероховатость), технических требований (например, скругление острых кромок). Все спецификации представляют собой части модели.

Прикладной протокол AP238 возник в результате стандартизации режущего инструмента и режимов резания. Протокол позволяет описывать программы для станков с ЧПУ в виде последовательности операций по удалению материала, основанных на базовых примитивах. Например, примитивом может быть отверстие или объем, заданный набором сложных поверхностей.

Стандарт ISO 6983-1:1982 "Формат данных для систем управления позиционированием, прямолинейным перемещением и перемещением по контуру" поддерживает простые команды для элементарных перемещений и логических операций, но не сложные геометрию и логику. Программирование большинства современных систем ЧПУ основано на стандарте ISO 6983 (DIN 66025), который устарел и тормозит развитие ЧПУ-технологии.

Стандарт ISO 14649 "DatamodelforComputerizedNumericalControllers" посвящен модели данных для передачи геометрической информации для обработки на станках с ЧПУ.

Типы САПР в области машиностроения

Среди CAD-систем в машиностроении (MCAD) различают системы нижнего, среднего и верхнего уровней. Это разделение возникло на рубеже 80-90-х годов прошлого века. Системами нижнего уровня (или легкими системами) стали называть сравнительно дешевые САПР, ориентированные на 2D-графику, т.е. на автоматизацию преимущественно чертежных работ. Техническим обеспечением легких САПР были персональные ЭВМ, в то время значительно уступавшие по своим возможностям рабочим станциям.

Системы верхнего уровня, называемые также "тяжелыми" САПР (или high-end), разрабатывались для реализации на рабочих станциях или мейнфреймах. Эти системы были более универсальными, но и дорогими, ориентированными на геометрическое твердотельное и поверхностное моделирование. Оформление чертежной документации в них обычно осуществляется с помощью предварительной разработки трехмерных геометрических моделей. В дальнейшем системы, в которых 3D-моделирование ограничивалось лишь твердотельными моделями, т.е. занимавшие промежуточное положение между "легкими" и "тяжелыми" САПР, стали называть системами среднего уровня.

В настоящее время развитие САПР привело к тому, что во многих системах среднего уровня появились средства поверхностного моделирования, а возможности персональных ЭВМ стали приемлемыми для систем верхнего уровня. В результате изменились принципы, по которым различают тяжелые и средние системы. Тяжелыми теперь называют системы CAE/CAD/CAM/PDM, т.е. системы с возможностями конструкторского и технологического проектирования, инженерного анализа, управления проектными данными и с расширенным составом специализированных программных модулей в подсистемах CAD и CAM. В отличие от них, системы среднего уровня теперь называют также серийными, mainstream или mid-range.

К классу high-end систем сегодня CATIA, Unigraphics NX, ProEngineer, а к mainstream системам - SolidWorks,SolidEdge, Inventor и ряд других.

Системы одного уровня по своим функциональным возможностям приблизительно равноценны, новые достижения, появившиеся в одном из программно-методических комплексов САПР, в скором времени реализуются в новых версиях других комплексов.

В САПР крупных предприятий обычно используют программы разных уровней. Связано это с тем, что более 80% всех процедур конструирования можно выполнить на CAD-системах нижнего и среднего уровней, кроме того, "тяжелые" системы дороги. Поэтому предприятие приобретает лишь ограниченное число экземпляров (лицензий) программы верхнего уровня, а большинство клиентских рабочих мест обеспечивается экземплярами программ нижнего или среднего уровней. При этом возникает проблема обмена информацией между разнотипными CAD-системами. Она решается путем использования языков и форматов, принятых в CALS-технологиях, хотя для неискаженной передачи геометрических данных с помощью промежуточных унифицированных языков приходится преодолевать определенные трудности.

Структура CAD/CAM систем

Программное обеспечение

Как правило, машиностроительные САПР имеют многомодульную структуру. В составе развитых САПР имеются следующие подсистемы:

1. Геометрическое (графическое) ядро. Геометрическое ядро реализует основные операции и процедуры геометрического моделирования.

2. Подсистема двумерной (2D) графики, используемая прежде всего для получения чертежной документации.

3. Подсистема 3D твердотельного (объемного) моделирования. Именно в ней реализуются процедуры конструктивной геометрии с использованием базовых элементов формы.

4. Подсистема 3D поверхностного моделирования, используемая для проектирования деталей со сложными поверхностями (лопатки турбин, корпуса самолетов, автомобилей, кораблей и т.п.) и иногда называемая подсистемой промышленного дизайна.

5. Специализированные модули, ориентированные на проектирование изделий определенного типа, например, штампов, деталей из листовых материалов, литых изделий и т.п.

6. Подсистема САМ для проектирования технологических процессов, синтеза программ для оборудования с ЧПУ, моделирования механической обработки и т.п.

7. База данных, включая архивные и справочные подсистемы.

8. Подсистема инженерного анализа, включающая программы типа Ansys и Adams для моделирования изделий на микро- и макроуровнях.

9. Подсистема импорта и экспорта (обмена) данных с поддержкой ряда используемых графических форматов.

10. Подсистема PDM управления данными и проектированием.