A számítógéppel segített tervezés (CAD) magában foglalja a geometriai paraméterekkel meghatározott számítógépes modellek létrehozását. Ezek a modellek általában a számítógép monitorán egy alkatrész vagy alkatrészrendszer háromdimenziós ábrázolásaként jelennek meg, amely a releváns paraméterek megváltoztatásával könnyen megváltoztatható. A CAD rendszerek lehetővé teszik a tervezők számára, hogy az objektumokat sokféle ábrázolásban megtekinthessék, és a valós körülmények szimulálásával tesztelhessék ezeket az objektumokat.
A számítógéppel segített gyártás (CAM) geometriai tervezési adatokat használ az automatizált gépek vezérléséhez. A CAM rendszerek számítógépes numerikus vezérlő (CNC) vagy közvetlen numerikus vezérlő (DNC) rendszerekhez vannak társítva. Ezek a rendszerek abban különböznek a numerikus vezérlés (NC) régebbi formáitól, hogy a geometriai adatokat mechanikusan kódolják. Mivel mind a CAD, mind a CAM számítógépes módszereket használ a geometriai adatok kódolásához, a tervezési és gyártási folyamatok nagymértékben integrálhatók. A számítógéppel támogatott tervezési és gyártási rendszereket általában CAD / CAM néven említik.
A CAD / CAM EREDETE
A CAD három külön forrásból származott, amelyek szintén kiemelik a CAD rendszerek által biztosított alapvető műveleteket. A CAD első forrása a szerkesztési folyamat automatizálásának kísérleteiből származott. Ezeket a fejlesztéseket az 1960-as évek elején a General Motors Research Laboratories vezette. A számítógépes modellezés egyik fontos időmegtakarítási előnye a hagyományos rajzolási módszerekkel szemben az, hogy az előbbi gyorsan korrigálható vagy manipulálható a modell paramétereinek megváltoztatásával. A CAD második forrása a tervek szimulációval történő tesztelése volt. A számítógépes modellezés használatát a termékek teszteléséhez olyan csúcstechnológiával foglalkozó iparágak, mint a repülőgépipar és a félvezetők fejlesztették ki. A CAD fejlesztés harmadik forrása azokból az erőfeszítésekből származott, amelyek megkönnyítették a tervezési folyamat és a gyártási folyamat közötti áramlást a numerikus vezérlés (NC) technológiák alkalmazásával, amelyet az 1960-as évek közepére számos alkalmazásban elterjedten használtak. Ez a forrás eredményezte a kapcsolatot a CAD és a CAM között. A CAD / CAM technológiák egyik legfontosabb trendje a CAD / CAM alapú gyártási folyamatok egyre szorosabb integrációja a tervezési és gyártási szakaszok között.
A CAD és a CAM fejlesztése, különös tekintettel a kettő közötti kapcsolatra, felülmúlta a hagyományos NC költséghiányt, a könnyű használat és a sebesség hiányosságait, lehetővé téve az alkatrészek tervezését és gyártását ugyanazon geometriai adatok kódolási rendszerének felhasználásával. Ez az újítás jelentősen lerövidítette a tervezés és a gyártás közötti időszakot, és nagymértékben kibővítette azon gyártási folyamatok körét, amelyekhez az automatizált gépeket gazdaságosan lehetne használni. Ugyanolyan fontos, hogy a CAD / CAM sokkal közvetlenebb irányítást biztosított a tervező számára a gyártási folyamat felett, megteremtve ezzel a teljes integrált tervezési és gyártási folyamatok lehetőségét.
A CAD / CAM technológiák használatának az 1970-es évek eleje utáni gyors növekedését a tömeggyártású szilícium chipek és a mikroprocesszor fejlesztése tette lehetõvé, ami könnyebben megfizethetõ számítógépeket eredményezett. Ahogy a számítógépek ára tovább csökkent és feldolgozási teljesítményük javult, a CAD / CAM használata a nagyüzemi tömeggyártási technikákat alkalmazó cégektől minden méretű cégig terjedt. Bővült azoknak a műveleteknek a köre, amelyekre a CAD / CAM-et alkalmazták. A hagyományos szerszámgép-folyamatokkal, például sajtolással, fúrással, marással és köszörüléssel történő alkatrész-alakítás mellett a CAD / CAM-ot a fogyasztói elektronika, az elektronikai alkatrészek, az öntött műanyagok és számos más termék gyártásával foglalkozó cégek használják. . A számítógépeket számos olyan gyártási folyamat (például kémiai feldolgozás) vezérlésére is használják, amelyek nincsenek szigorúan CAM-ként definiálva, mivel az ellenőrzési adatok nem geometriai paramétereken alapulnak.
A CAD segítségével három dimenzióban lehet szimulálni egy alkatrész mozgását egy gyártási folyamaton keresztül. Ez a folyamat szimulálhatja a szerszámgépek előtolási sebességét, szögeit és sebességét, az alkatrésztartó bilincsek helyzetét, valamint a gép működését korlátozó hatótávolságot és egyéb korlátozásokat. A különféle gyártási folyamatok szimulációjának folyamatos fejlesztése az egyik legfontosabb eszköz, amellyel a CAD és CAM rendszerek egyre inkább integrálódnak. A CAD / CAM rendszerek megkönnyítik a kommunikációt a tervezésben, a gyártásban és más folyamatokban részt vevők között. Ez különös jelentőséggel bír, ha az egyik cég megköti a másikkal az alkatrész tervezését vagy gyártását.
ELŐNYÖK ÉS HÁTRÁNYOK
A CAD rendszerekkel végzett modellezés számos előnyt kínál a hagyományos rajzoló módszerekkel szemben, amelyek vonalzókat, négyzeteket és iránytűket használnak. Például a tervek törlés és újrarajzolás nélkül módosíthatók. A CAD rendszerek a fényképezőgép lencséjéhez hasonló „zoom” funkciókat is kínálnak, így a tervező az ellenőrzés megkönnyítése érdekében kinagyíthatja a modell egyes elemeit. A számítógépes modellek általában háromdimenziósak és tetszőleges tengelyen elforgathatók, ugyanúgy, ahogy a tényleges háromdimenziós modellt is el lehet forgatni a kezedben, így a tervező teljesebben megértheti az objektumot. A CAD rendszerek alkalmazzák a kivágott rajzok modellezését is, amelyek során kiderül egy alkatrész belső alakja, valamint az alkatrészek rendszere közötti térbeli viszonyok szemléltetésére.
A CAD megértéséhez azt is hasznos megérteni, hogy a CAD mit nem tud megtenni. A CAD rendszerek nem képesek megérteni a valós fogalmakat, például a tervezett objektum jellegét vagy az objektum által használt funkciót. A CAD rendszerek a geometriai fogalmak kodifikálásának képességével működnek. Így a CAD felhasználásával történő tervezési folyamat magában foglalja a tervező ötletének átadását egy formális geometriai modellbe. A számítógépes „mesterséges intelligencia” (AI) kifejlesztésére irányuló erőfeszítések még nem jártak sikerrel a mechanikus - geometriai (szabályokon alapuló) modellezés által képviselt - határtalanul.
A CAD egyéb korlátozásaival foglalkozik a szakértői rendszerek területén végzett kutatás és fejlesztés. Ez a terület az AI-ben végzett kutatásból származik. A szakértői rendszer egyik példája magában foglalja az anyagok jellegére - súlyukra, szakítószilárdságára, rugalmasságára stb. - vonatkozó információk beépítését a CAD szoftverekbe. Ennek és egyéb információknak a beépítésével a CAD rendszer akkor „tudhatja”, hogy mit tud egy szakértő mérnök, amikor az a mérnök elkészíti a tervet. Ezután a rendszer utánozhatná a mérnök gondolkodásmódját, és valójában többet hozhatna létre a tervezésből. A szakértői rendszerek magukban foglalhatják az elvontabb elvek, például a gravitáció és a súrlódás jellegét, vagy az általánosan használt alkatrészek, például a karok vagy az anyák és csavarok funkcióját és viszonyát. A szakértői rendszerek megváltoztathatják az adatok CAD / CAM rendszerekben történő tárolásának és visszakeresésének módját is, a hierarchikus rendszert nagyobb rugalmasságot kínáló rendszerrel helyettesítve. Az ilyen futurisztikus koncepciók azonban mind nagymértékben függenek attól a képességünktől, hogy elemezzük az emberi döntési folyamatokat, és ha lehetséges, ezeket mechanikai ekvivalensekké alakítsuk.
A CAD technológiák fejlesztésének egyik kulcsfontosságú területe a teljesítmény szimulációja. A szimuláció legelterjedtebb típusai közé tartozik a stresszre adott válasz tesztelése és az alkatrész gyártásának folyamatának modellezése, vagy az alkatrészrendszer közötti dinamikus kapcsolatok modellezése. A stressztesztek során a modell felületeit rács vagy háló mutatja, amelyek torzulnak, amikor az alkatrész szimulált fizikai vagy termikus igénybevételnek van kitéve. A dinamikatesztek kiegészítik vagy helyettesítik a működő prototípusokat. Az alkatrész specifikációinak változtatásának megkönnyítése megkönnyíti az optimális dinamikus hatékonyság fejlesztését, mind az alkatrészrendszer működése, mind az adott alkatrészek gyártása tekintetében. A szimulációt az elektronikus tervezés automatizálásában is alkalmazzák, amelyben az áramkör szimulált áramlása lehetővé teszi a különböző alkatrészkonfigurációk gyors tesztelését.
A tervezés és a gyártás folyamata bizonyos értelemben koncepcionálisan elválasztható. A tervezési folyamatot mégis a gyártási folyamat természetének megértésével kell végrehajtani. Például a tervezőnek ismernie kell az anyagok tulajdonságait, amelyekkel az alkatrészt fel lehet építeni, a különféle technikákat, amelyek segítségével az alkatrész alakítható, és a gazdaságilag életképes gyártási méreteket. A tervezés és a gyártás fogalmi átfedése utal a CAD és a CAM lehetséges előnyeire, és arra az okra, hogy ezeket általában együtt tekintik rendszernek.
A legújabb technikai fejlemények alapvetően befolyásolták a CAD / CAM rendszerek hasznosságát. Például a személyi számítógépek folyamatosan növekvő feldolgozási teljesítménye életképességet adott számukra, mint a CAD / CAM alkalmazások hordozóját. Egy másik fontos tendencia az egyetlen CAD-CAM szabvány létrehozása felé irányul, hogy a különböző adatcsomagok cserélhetők legyenek gyártási és szállítási késedelem, felesleges tervmódosítások és egyéb problémák nélkül, amelyek továbbra is hátrányos helyzetbe hoznak néhány CAD-CAM kezdeményezést. Végül a CAD-CAM szoftver tovább fejlődik olyan területeken, mint a vizuális megjelenítés, valamint a modellező és tesztelő alkalmazások integrálása.
A CAS ÉS CAS / CAM ESETE
A CAD / CAM fogalmi és funkcionális szempontból párhuzamos fejlesztése a CAS vagy a CASE, számítógéppel segített szoftverfejlesztés. Amint azt a SearchSMB.com a „CASE” cikkében meghatározta, a „CASE” ¦ számítógéppel támogatott módszer használata a szoftverek fejlesztésének megszervezésére és ellenőrzésére, különösen nagy, összetett projekteknél, amelyek sok szoftver-összetevőt és embert érintenek. ” A CASE az 1970-es évekig nyúlik vissza, amikor a számítógépes vállalatok a CAD / CAM tapasztalatokból származó fogalmakat kezdték alkalmazni, hogy nagyobb fegyelmet vezessenek be a szoftverfejlesztési folyamatba.
Egy másik rövidítés, amelyet a CAD / CAM jelenléte inspirál a gyártási ágazatban, a CAS / CAM. Ez a kifejezés a számítógéppel támogatott értékesítési / számítógéppel támogatott marketing szoftvereket jelenti. A CASE, valamint a CAS / CAM esetében az ilyen technológiák lényege a munkafolyamatok integrálása és a bevált szabályok alkalmazása egy ismétlődő folyamatban.
BIBLIOGRÁFIA
Ames, Benjamin B. 'A CAD hogyan egyszerűsödik.' Design Hírek . 2000. június 19.
'A CAD szoftver a CADDetails.com szimbólumaival működik.' Termék Hírek Hálózat . 2006. január 11.
'ÜGY.' SearchSMB.com. Elérhető a http://searchsmb.techtarget.com/sDefinition/0,sid44_gci213838,00.html webhelyről. Letöltve: 2006. január 27.
Christman, Alan. „Technológiai trendek a CAM szoftverekben.” Modern Machine Shop . 2005. december.
Leondes, Cornelius, szerk. 'Számítógéppel segített tervezés, mérnöki munka és gyártás.' Vol. 5 / A gyártási rendszerek tervezése . CRC Press, 2001.
aki yandy smith testvér
'Hogy érted?' Gépipar-CIME . 2005. november.
