АННОТАЦИЯ
ВВЕДЕНИЕ
1. СИСТЕМЫ CAD / CAM В ПРОИЗВОДСТВЕ
2. МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВАГОНОВ
2.1 Принципы проектирования объектов САПР
2.2 Технология создания новых конструкций
2.3 Роль и место САПР в вагоностроении
2.4 Процедуры автоматизированного проектирования вагонов
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВАГОНОВ С ПОМОЩЬЮ САПР
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
АННОТАЦИЯ
В данной работе рассмотрено применение системы автоматизированного проектирования в машиностроении, в частности в вагоностроении при конструировании тележки грузового вагона. Система автоматизированного проектирования представляет собой комплекс автоматизированных инструментов, позволяющих не только конструировать изделия, но и разрабатывать техническую и конструкторскую документацию. Целью системы автоматизированного проектирования является решение более сложных конструкторских задач с минимальными временными затратами, что повышает эффективность конструкторской деятельности.
В первой главе данной работы описывается развитие системы автоматизированного проектирования с середины 20 в. и до настоящего времени, определяются основные принципы и преимущества функционирования и применения системы автоматизированного проектирования, анализируются основные программные продукты, используемые при автоматизированном проектировании.
Вторая глава раскрывает методологию проектирования вагоностроения, что является неотъемлемой частью конструирования тележки грузового вагона, определяет основные этапы проектирования, описывает технологию создания новых конструкторских изделий, а также подробно описывает процедуры автоматизированного проектировании вагонов.
Третья глава описывает непосредственно практическое применение программных продуктов, представляющих собой систему автоматизированного проектирования, при конструировании деталей грузового вагона, определяются наиболее используемые программы для проектирования в вагоностроении.
ВВЕДЕНИЕ
Одним из основополагающих элементов машиностроения является проектирование, наиболее современные методы которого основаны на применении информационно-технических средств, что обеспечивает более эффективное выполнение сложных задач за счет сокращения сроков проектирования.
В настоящее время проектирование осуществляется за счет применения системы автоматизированного проектирования, которая позволяет решать весть комплекс задач от анализа и исследования задания до разработки конструкторской и технической документации.
Современная система автоматизированного проектирования достигается за счет объединения различных математических, экономических и технических обеспечений, что позволяет выбирать наиболее точные параметры и характеристики для решения проектно-конструкторских задач.
Таким образом, система автоматизированного проектирования представляет собой автоматизированный комплекс многофункциональных инструментов, объединенных в единый программный продукт, предназначенный для автоматизации процесса проектирования и моделирования изделия. Важной особенностью современной системы автоматизированного проектирования является не только создание трехмерного изображения модели, но также разработка конструкторской и технической документации, регламентированные ГОСТ, и трехмерных наглядных технических инструкций, что позволяет системе проектирования.
Актуальность данной работы заключается в том, что применение информационных технологий и технических средств в машиностроении, в данном случае системы автоматизированного проектировании, позволяют достигать более совершенных результатов при минимальных временных затратах, что обеспечивают выход на новый уровень при решении конструкторских задач.
Объектом исследования являются методы, принципы, и средства обеспечения системы автоматизированного проектирования, а предметом исследования – основы системы автоматизированного проектирования в машиностроении при разработке конструкции тележки грузового вагоны.
Целью данной работы является изучение теоретических и практических основ применения системы автоматизированного проектирования в машиностроении, в частности разработка конструкции тележки грузового вагона. Вышеуказанную цель можно достичь за счет решения следующих задач:
1. определить значение системы автоматизированного проектирования и выявить основные цели применения;
2. выделить структуру и классификацию систем автоматизированного проектирования;
3. изучить принципы работы системы автоматизированного проектирования;
4. ознакомиться с основными программными продуктами системы автоматизированного проектирования;
5. изучить технологию разработки конструкции тележки грузового вагона.
1. СИСТЕМЫ CAD / CAM В ПРОИЗВОДСТВЕ
Системы CAD / CAM в производстве: CAD / CAM – это передовая технология, используемая в производственном процессе с помощью компьютеров и программного обеспечения. В традиционном производственном чертеже выполняется составление проекта, в котором модификация и прототипирование занимают больше времени и затрат, но последнее программное обеспечение САПР устранило это с помощью программного интерфейса, такого как ProE. Изменился не только этап проектирования, но и этап производство многие машины, которые выполняли одиночные операции, заменили на современные машины с ЧПУ, интегрированные с компьютером, известным как CAM [1].
Интегрированные системы CAD / CAM:
Самым последним достижением в системах CAD / CAM являются интегрированные системы CAD / CAM. Эта интегрированная система была разделена на два типа:
Интегрированные системы CAD / CAM:
Последним достижением в CAD / CAM системах является интегрированная система CAD / CAM. Эта интегрированная система была классифицирована на два типа: CAD – ориентированная на интерфейс и CAM –ориентированная на то где она используется.
До 1070-х годов почти каждый рисунок, сделанный в мире, был сделан карандашом или чернилами на бумаге. Незначительные изменения требуют стирания и перерисовки, в то время как основные изменения часто означали воссоздание чертежа с нуля. Изменение чертежа повлияет на другие документы, и все эти изменения и распознавание выполняются вручную, что требует много времени (iBM.com, 2003). Внедрение Computer Aided Design (CAD) затем меняет способ создания дизайна.
CAD – это программное приложение, которое использует компьютерную технологию в процессе проектирования и проектной документации. В основном программное обеспечение САПР используется для проектирования кривых и фигур в двумерном (2D) пространстве, кривых, поверхностях и твердых телах в трехмерных (3D) объектах. Программное обеспечение САПР позволяет пользователю производить лучшую оптимизацию дизайна, составления чертежей и документации и облегчить производственный процесс. Он обеспечивает выход в виде электронных файлов и позволяет пользователям печатать копии.
Программное обеспечение САПР часто используется в строительной, производственной и других отраслях промышленности, поскольку оно может привести экономику к процессам, обеспечивая удобство передачи информации в технических и инженерных чертежах. Примерами информации, которые могут быть переданы, являются материалы, процессы, размеры. Программное обеспечение помогает создавать чертежи и дизайн для всех типов зданий, таких как жилые дома, больницы и фабрики. Кроме того, программное обеспечение также используется во всем инженерном процессе для создания концептуального дизайна и компоновки для продуктов и определения прочности и динамического анализа производственных компонентов.
2. МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВАГОНОВ
Методологическая основа проектирования вагонных конструкций базируется на трех принципах:
− декомпозиция и иерархичность;
– многоэтапность и итерационность;
− типизация и унификация.
Декомпозиция и иерархичность. Любой процесс и объект проектирования может быть разложен (декомпозирован) на составные части. Декомпозиция объекта при проектировании производится до такого уровня, при котором элементы проектируемого объекта (процесса) можно считать неделимым (в данном процессе).
Описание проекта вагона представляется в виде иерархической структуры (дерева), где каждый унифицированный узел вагона представляет собой некоторый объект проектирования (например, кузов, тележку и др.). В свою очередь, унифицированные узлы полежат декомпозиции на более элементарные объекты (схема 1).
Поскольку принимаемые решения могут не оправдаться, часто требуется повторное выполнение проектных процедур предыдущих этапов после выполнения проектных процедур последующих этапов. Такие повторения обеспечивают последовательное приближение к оптимальным результатам и обусловливают итерационный характер проектирования.
Многоэтапность и иерархичность. Методология проектирования предусматривает итерационный характер проектирования, когда один или несколько этапов проектирования могут повторяться. Например, в случае получения отрицательного проектного решения или несоответствия параметров вагона требованиям технического задания требуется возвратиться к одному из более ранних этапов и повторить процесс проектирования. Итерационный характер проектирования наиболее часто наблюдается при проектировании сложных объектов.
Типизация и унификация. Принцип типизации и унификации предусматривает использование в процессе проектирования типовых и унифицированных решений (например, крышки люков полувагонов, колесные пары типа РУ и др.)
Использование типовых и унифицированных проектных решений приводит к упрощению и ускорению проектирования. Так, типовые элементы разрабатываются однократно, но в различных проектах применяются многократно.
Рассмотренные принципы положены в основу проектирования новых конструкций и совершенствования (модернизации) старых вагонов.
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВАГОНОВ С ПОМОЩЬЮ САПР
Создание системы автоматизированного проектирования грузовых вагонов, к которому приступили еще в 1982 году, началось с автоматизации расчетов (исследовательских, прочностных и надежности), а также со статистической обработки результатов испытаний объектов вагоностроения с помощью ЭВМ типа ЕС и СМ. Программное обеспечение создавалось ведущими учеными страны в области железнодорожного транспорта и высококвалифицированными программистами, а также создания локальных баз данных подсистем расчетов надежности, тележек, кузова, автосцепки. С использованием графических средств, был освоен выпуск сборочных и детальных чертежей.
В середине 90-х годов произошла переориентация на современные технологии проектирования, чему способствовало появление в коллективе молодых конструкторов, знающих вычислительную технику и прошедших целевое обучение по специальности «Вагоностроение».
Основным пакетом для создания чертежной документации в это время становится графический редактор AutoCAD – удобный, компактный и интуитивно понятный. Такой выбор был основан на трех главных факторах: распространенность продукта, наилучшее среди САПР соотношение «цена/качество» и универсальность.
На первых порах работа в AutoCAD практически копировала приемы работы за кульманом. Благодаря современным компьютерам и последним достижениям CAD-технологий появилась возможность твердотельного параметрического моделирования объектов.
В 1998 году был проведен сравнительный анализ предложенных на рынке систем 3D-моделирования. Тогда и произошло более близкое знакомство с SolidWorks. Этот программный пакет поразил своей простотой в использовании: привычным интерфейсом, соответствующим стандартам Windows, и русификацией, которая была необходимой для конструкторов старшего возраста [8].
В первое время происходило так называемое копирование «снизу-вверх» – конструкторы на основании чертежа просто создавали объемную деталь. Но в то время для КБ и это было шагом вперед. Конструктор мог не только посмотреть «живьем» спроектированную объемную деталь, но и передать ее расчетчику для анализа методом конечных элементов.
Моделирование на компьютере начали осуществлять только в 2000 году. Конструкторы прошли обучение работе с SolidWorks, и процесс проектирования пошел «сверху-вниз». AutoCAD в это время применялся уже только для образмеривания и подготовки технической документации. К 2001 году пакет SolidWorks стал базовым средством моделирования в объеме.
В связи с принятием программы разработки и производства в Республике Беларусь грузовых вагонов нового поколения потребовалось в сжатые сроки разработать новые конструкции тележек, полувагонов и вагонов-цистерн, принципиально отличающихся от типовых конструкций.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Ранее все конструкции и чертежи производились вручную, что требовало много времени. Внедрение Computer Aided Design (CAD) внесло изменения в способ создания дизайна. CAD – это программное приложение, которое использует компьютерную технологию в процессе проектирования для создания двумерного (2D) пространства, кривых, поверхностей и твердых тел в трехмерных (3D) объектах. Он часто используется в строительстве, производстве и других отраслях, таких как инженерный процесс, для создания концептуального дизайна и компоновки для продуктов и определения прочности и динамического анализа производственных компонентов.
САПР приносит преимущества пользователям, в то же время, это также приводит к ограничению или отмене. В основном, экономия затрат и времени – это основные преимущества, поскольку дизайн и чертежи можно создавать быстрее, чем вручную. Однако, когда происходит технологический сбой, особенно связанный с компьютерной техникой, это повлияет на производственную линию.
Поэтому внедрение САПР обосновано, но оно должно учитывать такие факторы, как время и стоимость технологии, а также знания определенной категории.
1. Шпур Г., Краузе Ф.-Л. Автоматизированное проектирование в машиностроении / Пер. с нем. Г.Д. Волковой и др.; Под ред. Ю.М. Соломенцева, В.П. Диденко. - М.: Машиностроение, 1988. - 648 с.
2. Хокс Б. Автоматизированное проектирование и производство / Пер. с англ. - М.: Мир, 1991. - 296 с.
3. Карберри П.Р. Персональные компьютеры в автоматизированном проектировании / Пер. с англ. К.Н. Лаврова; Под ред. А.В. Шалашова.- М.: Машиностроение, 1989. - 144 с.
4. Гельмерих Р., Швиндт П. Введение в автоматизированное проектирование / Пер. с нем. Г.М. Родова; Под ред. В.Н. Фролова. - М.: Машиностроение, 1990. - 176 с.
5. Кривецкий А.А., Пранов А.А. Применение ЭВМ при автоматизации проектирования грузовых вагонов // Тяжелое машиностроение, 1997.- № 2.- С. 32-33.
6. Максимов Н. Сквозные технологии компании Bentley Systems. // САПР и графика, 1997.- № 10.- С. 59-61.
7. Павлюков А.Э., Котов С.В. Интеграция программных комплексов проектирования и анализа на примере создания грузового подвижного состава // Материалы международной конференции, посвящ. 120-летию Свердловской ж.д. - Екатеринбург, 1998.
8. Solidsworks [Электронный ресурс] / Сайт Аскон. – 2018. – Режим доступа : http://www.ascon.ru. – Дата доступа:
9. Учебное пособие по SolidWorks98 [Электронный ресурс] / Сайт Solidworks – Режим доступа : http:// https://www.solidworks.com – Дата доступа:
