Конструкторское обеспечение машиностроения (CAD, CAE)

Итак, что же такое конструкторское обеспечение машиностроения (КОМ). Под конструкторским обеспечением как правило понимаются материальные средства, активы для создания продукта. Продукт КОМ (созданный исполнителем - конструктором) — чертежи, трехмерные и параметрические модели, каким-либо образом относящиеся к машиностроению. Это могут быть сборочные чертежи и трехмерные модели автомобиля целиком, станка, раздаточной коробки, двигателя, редуктора, зажимных и контрольных приспособлений, чертежи и модели деталей, режущего инструмента и т.д. (см. рис.).

Для создания продукта конструкторского проектирования в 21 веке ручной труд практически не используется, т.е. все делается на ПК с помощью специализированного конструкторского обеспечения (ПО). Подобное обеспечение делится на две большие группы: CAD и CAE.

CAD-системы (сomputer-aided design) - компьютерная поддержка проектирования -предназначены для решения конструкторских задач и оформления конструкторской документации. B современные CAD-системы входят модули моделирования трехмерной объемной конструкции (детали), модули 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.

В РФ в основном применяются следующие CAD-системы:

§ Компас-3D (отечественный, фирма АСКОН)

§ T-Flex (отечественный, фирма Топ Системы)

§ SolidWorks

§ AutoCAD

и ряд других (http://www.cad.dp.ua/obzors/cads.php, http://www.ci.ru/inform01_02/p_22-23.htm).

Также CAD-модули входят в «тяжелые» САПР. В РФ в основном используются такие тяжелые САПР, как Pro/Engineer (Creo Parametric), Unigraphics и CATIA.

САЕ-системы (computer-aided engineering) - поддержка инженерных расчетов -представляют собой обширный класс систем, каждая из которых позволяет решать определенную расчетную задачу (группу задач), начиная от расчетов на прочность, анализа и моделирования тепловых процессов до расчетов гидравлических систем и машин, расчетов процессов литья. В CAЕ-системах также используется трехмерная модель изделия, созданная в CAD-системе. CAE-системы еще называют системами инженерного анализа. CAE-модули встроены практически во все CAD-продукты, помимо этого есть множество отдельных программных продуктов, занимающихся CAE-расчетами. Одним из лидеров CAE систем является ANSYS –популярный в мире инструмент для инженерных расчетов методом конечных элементов. Универсальный расчетный комплекс, применяемый в различных видах анализа. Используется для расчета конструкций различного типа (авиастроение, судостроение, машиностроение, строительство, энергетика, электронная промышленность и др.) на воздействия различной природы. С его помощью производится как линейный, так и нелинейный статический и динамический анализ конструкций, анализ усталостных разрушений, решение линейных и нелинейных задач устойчивости и теплофизики. Задачи гидро- и газодинамики, акустики, электродинамики и электростатики, пьезоэлектричество. Единственный из представленных на мировом рынке комплекс, с помощью которого с использованием одной базы решаются связанные задачи типа теплофизика-прочность, электродинамика-прочность, гидро-газодинамика и прочность и др. ANSYS позволяет конструктору ещё в процессе проектирования предсказать поведение изделия и провести прочностной, модальный и тепловой анализы.; сведения о напряжениях, деформациях, распределениях температур и тепловых потоков, возникающих в изделии. Основываясь на выводимых программой цветовых контурах, представляющих градации "необходимости" материала (оставить, убрать), конструктор убирает ненужный материал, подводя конструкцию к оптимальному весовому соотношению. Разработчик - ANSYS Inc., США.

Также CAE входят в тяжелые САПР, такие как Pro/Engineer (Creo Parametric), Unigraphics и CATIA, и в чуть меньшем объеме – в классические CAD программы, такие как Компас, SolidWorks и др. (зачастую в виде отдельных библиотек).