KOMPIUTERIZUOTAS PROJEKTAVIMAS (CAD) IR KOMPIUTERIZUOTA GAMYBA (CAM)

Kompiuterinis dizainas (CAD) apima kompiuterinių modelių, apibrėžtų geometriniais parametrais, kūrimą. Šie modeliai paprastai rodomi kompiuterio monitoriuje kaip trimačiai detalių ar dalių sistemos vaizdai, kuriuos galima lengvai pakeisti keičiant svarbius parametrus. CAD sistemos leidžia dizaineriams peržiūrėti objektus įvairiausiais vaizdais ir išbandyti šiuos objektus imituojant realaus pasaulio sąlygas.

Kompiuterizuota gamyba (CAM) naudoja geometrinius projektavimo duomenis automatinėms mašinoms valdyti. CAM sistemos yra susietos su kompiuterinio skaitmeninio valdymo (CNC) arba tiesioginio skaitmeninio valdymo (DNC) sistemomis. Šios sistemos skiriasi nuo senesnių skaitinio valdymo (NC) formų tuo, kad geometriniai duomenys yra užkoduoti mechaniškai. Kadangi tiek CAD, tiek CAM geometriniams duomenims koduoti naudoja kompiuterinius metodus, galima labai integruoti projektavimo ir gamybos procesus. Kompiuterizuotos projektavimo ir gamybos sistemos paprastai vadinamos CAD / CAM.

CAD / CAM KILMĖ

CAD kilo iš trijų atskirų šaltinių, kurie taip pat padeda išryškinti pagrindines operacijas, kurias teikia CAD sistemos. Pirmasis CAD šaltinis atsirado bandant automatizuoti rengimo procesą. Šių įvykių pradžia buvo „General Motors“ tyrimų laboratorija 1960-ųjų pradžioje. Vienas iš svarbių laiko taupymo kompiuterinio modeliavimo pranašumų, palyginti su tradiciniais rengimo metodais, yra tas, kad pirmąjį galima greitai ištaisyti ar manipuliuoti pakeitus modelio parametrus. Antrasis CAD šaltinis buvo testuojant modelius imituojant. Kompiuterinio modeliavimo naudojimas produktams išbandyti buvo tokių aukštųjų technologijų pramonės šakų kaip aviacijos ir kosminė technika ir puslaidininkių pradininkas. Trečiasis CAD kūrimo šaltinis atsirado dėl pastangų palengvinti srautą nuo projektavimo iki gamybos proceso naudojant skaitmeninio valdymo (NC) technologijas, kurios iki 1960-ųjų vidurio buvo plačiai naudojamos daugelyje programų. Būtent šis šaltinis leido susieti CAD ir CAM. Viena iš svarbiausių CAD / CAM technologijų tendencijų yra vis griežtesnė integracija tarp CAD / CAM pagrįstų gamybos procesų projektavimo ir gamybos etapų.

CAD ir CAM plėtra ir ypač ryšys tarp šių dviejų įveikė tradicinius NC trūkumus, susijusius su sąnaudomis, paprastu naudojimu ir greičiu, sudarant sąlygas projektuoti ir gaminti dalį naudojant tą pačią geometrinių duomenų kodavimo sistemą. Ši naujovė labai sutrumpino laikotarpį tarp projektavimo ir gamybos bei labai išplėtė gamybos procesų, kuriems ekonomiškai būtų galima naudoti automatizuotas mašinas, apimtį. Lygiai taip pat svarbu, kad CAD / CAM suteikė dizaineriui daug tiesioginį gamybos proceso valdymą, sukurdamas galimybę visiškai integruoti projektavimo ir gamybos procesus.

Spartų CAD / CAM technologijų naudojimo augimą po aštuntojo dešimtmečio pradžios leido sukurti masinės gamybos silicio mikroschemos ir mikroprocesorius, todėl kompiuteriai buvo lengviau prieinami. Toliau mažėjant kompiuterių kainai ir gerėjant jų apdorojimo galiai, CAD / CAM naudojimas buvo išplėstas nuo didelių firmų, naudojančių didelio masto masinės gamybos metodus, iki visų dydžių įmonių. Išplėtė ir operacijų, kurioms buvo taikoma CAD / CAM, sritis. Be detalių formavimo naudojant tradicinius staklių procesus, tokius kaip štampavimas, gręžimas, frezavimas ir šlifavimas, CAD / CAM pradėjo naudoti firmos, užsiimančios plataus vartojimo elektronikos, elektroninių komponentų, formuotų plastikų ir daugybės kitų gaminių gamyba. . Kompiuteriai taip pat naudojami kontroliuoti daugelį gamybos procesų (pvz., Cheminį perdirbimą), kurie nėra griežtai apibrėžti kaip CAM, nes valdymo duomenys nėra pagrįsti geometriniais parametrais.

Naudojant CAD, trimis aspektais galima imituoti detalės judėjimą per gamybos procesą. Šis procesas gali imituoti staklių tiekimo greitį, kampus ir greitį, dalimis laikančių spaustukų padėtį, taip pat diapazoną ir kitus apribojimus, ribojančius mašinos veikimą. Nuolatinis įvairių gamybos procesų modeliavimo tobulinimas yra viena iš pagrindinių priemonių, kuriomis vis labiau integruojamos CAD ir CAM sistemos. CAD / CAM sistemos taip pat palengvina bendravimą tarp projektavimo, gamybos ir kitų procesų dalyvių. Tai ypač svarbu, kai viena įmonė užsako kitą projektuoti arba gaminti komponentą.

PRIVALUMAI IR TRŪKUMAI

Modeliavimas naudojant CAD sistemas suteikia daug privalumų, palyginti su tradiciniais braižymo metodais, kuriuose naudojami liniuotės, kvadratai ir kompasai. Pavyzdžiui, dizainą galima keisti neištrinant ir nepiešiant. CAD sistemos taip pat siūlo „priartinimo“ funkcijas, analogiškas fotoaparato objektyvui, kai dizaineris gali padidinti tam tikrus modelio elementus, kad būtų lengviau patikrinti. Kompiuterių modeliai paprastai yra trimačiai ir gali būti pasukti bet kuria ašimi, kiek galima pasukti faktinį trijų matmenų modelį rankoje, kad dizaineris galėtų geriau suprasti objektą. CAD sistemos taip pat tinka modeliuoti išpjautus brėžinius, kuriuose atskleidžiama vidinė dalies forma, ir iliustruoti erdvinius santykius tarp dalių sistemos.

Norint suprasti CAD taip pat naudinga suprasti, ko negali CAD. CAD sistemos neturi galimybių suprasti realaus pasaulio sąvokų, tokių kaip projektuojamo objekto pobūdis ar funkcija, kurią objektas atliks. CAD sistemos veikia pagal savo gebėjimą kodifikuoti geometrines sąvokas. Taigi projektavimo procesas naudojant CAD apima dizainerio idėjos perkėlimą į oficialų geometrinį modelį. Pastangomis kurti kompiuterinį „dirbtinį intelektą“ (AI) dar nepavyko prasiskverbti per mechaninį modelį, kurį atspindi geometrinis (taisyklėmis pagrįstas) modeliavimas.

Kiti CAD apribojimai sprendžiami tyrimais ir plėtra ekspertų sistemų srityje. Ši sritis yra kilusi iš dirbtinio intelekto tyrimų. Vienas ekspertų sistemos pavyzdžių apima informacijos apie medžiagų pobūdį - jų svorį, atsparumą tempimui, lankstumą ir pan. - įtraukimą į CAD programinę įrangą. Įtraukusi šią ir kitą informaciją, CAD sistema galėtų „žinoti“ tai, ką žino inžinierius ekspertas, kai tas inžinierius sukuria dizainą. Tada sistema galėtų imituoti inžinieriaus minties modelį ir iš tikrųjų „sukurti“ daugiau dizaino. Ekspertų sistemos gali apimti abstraktesnių principų, tokių kaip sunkio jėgos ir trinties pobūdis, arba dažniausiai naudojamų dalių, tokių kaip svirtys ar veržlės ir varžtai, funkciją ir ryšį. Ekspertų sistemos taip pat gali pakeisti duomenų saugojimo ir gavimo būdą CAD / CAM sistemose, pakeisdamos hierarchinę sistemą, kuri suteikia didesnį lankstumą. Tačiau tokios futuristinės koncepcijos labai priklauso nuo mūsų sugebėjimų analizuoti žmogaus sprendimo procesus ir, jei įmanoma, juos paversti mechaniniais atitikmenimis.

Viena iš pagrindinių CAD technologijų plėtros sričių yra veiklos modeliavimas. Tarp labiausiai paplitusių modeliavimo tipų yra reakcijos į įtampą bandymai ir proceso, kurio metu dalis gali būti pagaminta, arba dinaminių sąsajų tarp dalių sistemos modeliavimas. Atliekant įtempio bandymus, modelio paviršiai parodomi tinkleliu arba tinkleliu, kuris iškraipo, kai detalė patenka į modeliuojamą fizinį ar šiluminį įtempį. Dinamikos testai veikia kaip prototipų kūrimo papildas arba pakaitalas. Lengvumas, kuriuo galima keisti detalės specifikacijas, palengvina optimalaus dinaminio efektyvumo plėtrą tiek dėl detalių sistemos veikimo, tiek dėl bet kurios detalės gamybos. Modeliavimas taip pat naudojamas elektroninėje projektavimo automatikoje, kai imituojamas srovės srautas per grandinę leidžia greitai išbandyti įvairias komponentų konfigūracijas.

Projektavimo ir gamybos procesai tam tikra prasme yra konceptualiai atskiriami. Tačiau projektavimo procesas turi būti atliekamas suprantant gamybos proceso pobūdį. Pavyzdžiui, dizaineriui būtina žinoti medžiagų, su kuriomis gali būti pagaminta detalė, savybes, įvairias technikas, kuriomis detalė gali būti formuojama, ir gamybos mastą, kuris yra ekonomiškai naudingas. Konceptualus projektavimo ir gamybos sutapimas rodo galimą CAD ir CAM naudą ir priežastį, kodėl jie paprastai laikomi sistema.

Naujausia technikos raida iš esmės paveikė CAD / CAM sistemų naudingumą. Pavyzdžiui, nuolat didėjanti asmeninių kompiuterių apdorojimo galia suteikė jiems gyvybingumo kaip CAD / CAM taikymo priemonei. Kita svarbi tendencija yra sukurti vieną CAD-CAM standartą, kad būtų galima keistis skirtingais duomenų paketais neatidėliojant gamybos ir pristatymo, nereikalingų dizaino pataisymų ir kitų problemų, kurios ir toliau kenkia kai kurioms CAD-CAM iniciatyvoms. Galiausiai, CAD-CAM programinė įranga ir toliau vystosi tokiose srityse kaip vizualus vaizdavimas ir modeliavimo bei testavimo programų integravimas.

CAS IR CAS / CAM ATVEJAS

Konceptualiai ir funkciškai lygiagreti CAD / CAM plėtra yra CAS arba CASE, kompiuterinė programinės įrangos inžinerija. Kaip „SearchSMB.com“ apibrėžė savo straipsnyje „CASE“, „CASE“ ¦ yra kompiuteriu paremto metodo naudojimas programinės įrangos kūrimui organizuoti ir kontroliuoti, ypač dideliuose, sudėtinguose projektuose, kuriuose dalyvauja daug programinės įrangos komponentų ir žmonių “. CASE atsirado 1970-aisiais, kai kompiuterių kompanijos pradėjo taikyti koncepcijas iš CAD / CAM patirties, kad į programinės įrangos kūrimo procesą įvestų daugiau drausmės.

Kita santrumpa, kurią įkvėpė visur esantis CAD / CAM gamybos sektoriuje, yra CAS / CAM. Ši frazė reiškia kompiuterinio pardavimo / kompiuterinės rinkodaros programinę įrangą. CASE, taip pat CAS / CAM atveju tokių technologijų esmė yra darbo srautų integravimas ir patikrintų taisyklių taikymas pasikartojančiam procesui.