Что за программа cad

Когда у человека появляется необходимость освоить 3D моделирование и начать создавать трехмерные модели, то он невольно сталкивается с проблемой выбора программного обеспечения (ПО) для решения своих задач. На сегодняшний день на рынке существует огромный выбор ПО, отличающегося по своему функционалу.

Оно может быть платным или бесплатным, требующим установки на компьютер или расположенным на серверах производителей и работающим непосредственно в окне браузера. В наше время каждый может использовать для построения 3D моделей свой смартфон или планшет. Существуют неплохие приложения для моделирования на android и ios. Все это разнообразие называется одной общей аббревиатурой САПР (системы автоматизированного проектирования). Ближайшей по смыслу английской аббревиатурой можно назвать CAD-systems (computer-aided design), но все же понятие CAD является лишь малым подпунктом такого определения как САПР.

ЧПУ И CAD/CAM — #46 — ЧТО ТАКОЕ CAD, CAM И CAE? / Программирование обработки на станках с ЧПУ

Также следует упомянуть часто используемые английские аббревиатуры CAM-system (Computer-aided manufacturing, автоматизированная система подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ) и CAE-system (Computer-aided engineering, автоматизированная система для проведения расчётов, анализа и симуляции физических процессов). Эти типы систем могут являться как самостоятельными программами (например CAM-система Power Mill или CAE-система Ansys) так и быть одним из модулей САПР (модуль SolidCAM в системе SolidWorks или Inventor).

Перед тем как мы начнем обсуждать существующие категории САПР, поговорим о трех основных способах моделирования. Базовые различия между ними обязательно нужно знать начинающему пользователю для правильного выбора ПО. Различают твердотельное , поверхностное и полигональное моделирование. Каждый из трех способов имеет свои преимущества и недостатки, лучше подходит для решения одних задач и хуже (а порой и вовсе не подходит) для решения других.

Твердотельное моделирование — это идеальный инструмент для создания параметрических моделей, где нам нужно контролировать размеры каждого элемента, иметь возможность легко их редактировать, определять зависимости между элементами, чтобы при изменении одного из них автоматически происходило изменение других. Весь инструментарий твердотельного моделирования сводится к различным способам вытягивания трехмерных элементов (по прямой, по кривой, по сечениям, тело вращения и т.д.), булевым операциям (сложение, вычитание и пересечение объектов) и построениям скруглений и фасок. Этим способом можно без проблем создавать модели относительно простой формы, которой обычно обладают детали из области машиностроения.

ПРИМЕРЫ ТВЕРДОТЕЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Поверхностное моделирование хорошо подходит для описания сложных криволинейных форм. С его помощью создаются модели различных бытовых приборов, изогнутых корпусов, кузовов, элементов зданий и т.д. Сложную форму изделия чаще всего невозможно описать одной поверхностью, поэтому конечные модели состоят из множества поверхностей.

Важным аспектом поверхностного моделирования является возможность создания гладких поверхностей и качественного сопряжения их между собой. Поверхности могут сопрягаться с различным типом непрерывности (G1, G2, G3, G4). Непрерывность характеризует плавность перехода от одной поверхности к другой. Основная сфера применения этого способа моделирования — промышленный дизайн.

ПРИМЕРЫ ПОВЕРХНОСТНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Полигональное моделирование лучше всего подходит для создания моделей с очень высокой степенью детализации. Такие модели используются в мебельном производстве, ювелирном деле, киноиндустрии, игровой индустрии, сувенирной продукции, рекламе и т.д. К ним можно отнести сложные орнаменты, узоры, персонажей (людей, животных, монстров и т.д.), одежду и др. Например, средствами твердотельного или поверхностного моделирования будет невероятно сложно построить 3D модель человека, детализация которой позволит отобразить в ней все самые мелкие элементы, вплоть до морщин и пор на коже. Полигональное моделирование легко справится с этой задачей.

ПРИМЕРЫ ПОЛИГОНАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Все эти три способа моделирования могут комбинироваться и дополнять друг друга. Многие САПР, в той или иной степени, позволяют это делать, но для полноценного использования всех преимуществ каждого способа многие специалисты используют несколько программных пакетов в своей работе.

Важно помнить, что любая твердотельная модель может быть легко конвертирована в поверхностную или полигональную. Поверхностная модель также может быть конвертирована в твердотельную (при условии что она описывает замкнутый объем) или полигональную. А вот полигональная модель не может быть конвертирована в твердотельную или поверхностную, хотя это особенно востребовано в обратном инжиниринге. Для этой задачи имеется различное специализированное программное обеспечение, позволяющее воссоздавать поверхностные или твердотельные модели по полигональным, полученным, например, в результате 3d сканирования.

Системы автоматизированного проектирования (САПР) подразделяются на несколько категорий в зависимости от своего функционала. Самой распространенной классификацией является их деление на системы нижнего , среднего и верхнего уровней. Часто еще говорят легкие , средние и тяжелые САПР. Проблема в том, что при упоминании такой классификации чаще всего называют только лишь машиностроительные системы, т.к. они наибольшим образом подходят под определение САПР. Мы же не обойдем стороной и остальные системы, которые используются в дизайне, архитектуре, стоматологии, киноиндустрии и т.д. В связи с этим, я отнесу все три вышеупомянутых подвида систем к первой категории САПР (машиностроительные САПР) .

Итак, коротко о первой категории САПР:

Системы нижнего уровня предназначены для 2D-проектирования и черчения. В них, как правило, есть возможность создавать отдельные трехмерные модели, но нет полноценного инструментария для работы со сборочными единицами. К таким системам можно отнести AutoCAD, BricsCAD, VersaCAD.

Системы среднего уровня покрывают больший спектр задач. Наряду с созданием 3D моделей, сборочных единиц, чертежей и документооборота, в них можно проводить различные инженерные расчеты (прочностные, температурные, расчеты связанные с жидкостными и газовыми потоками и многое другое).

Кроме того, системы среднего уровня могут обладать множеством встроенных модулей для решения специализированных задач — автоматизации проектирования электрических, гидравлических и прочих вспомогательных систем, автоматизации проектирования пресс-форм, работы с листовыми материалами и т.д. Часто в подобные системы интегрируется модуль подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ (CAM-система). САПР среднего уровня пользуются наибольшим спросом на рынке т.к. решают подавляющее число инженерных задач. В качестве примера можно привести Inventor, SolidWorks, SolidEdge, Компас 3D, T-Flex.

Системы верхнего уровня охватывают самый внушительный спектр инженерных задач, включают встроенные подсистемы инженерного анализа (CAE) и подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ и промышленных манипуляторов (CAM), подсистемы для обратного инжиниринга, аддитивного производства и многие другие специализированные средства разработки. С помощью тяжелых САПР можно создавать очень ресурсоемкие сборки, состоящие из десятков тысяч деталей (авиастроение, кораблестроение и др.).

Эти САПР могут быть интегрированы с подсистемой управления инженерными данными (PDM — Product Data Management), способной охватить целое предприятие. Одной из целей PDM-систем является обеспечение возможности групповой работы над проектом, когда группа людей одновременно трудится над одним заданием и совместно использует необходимые для этого данные. Исходя из этого, подобные САПР наиболее громоздки, сложны в работе, имеют значительную стоимость и больше всего подходят для крупных предприятий. К системам высокого уровня относятся Siemens NX, CATIA от Dassaut Systemes , PTC Creo.

Как было сказано в начале статьи, существуют САПР, которые не требуют установки на компьютер («облачные» САПР), а работают прямо в окне браузера или через специальное приложение. Преимущество таких систем заключается в том, что их можно использовать даже на слабых компьютерах, так как вся вычислительная нагрузка ложится на сервера, где базируется эта система. Кроме того, все данные при работе в таких системах можно хранить в «облаке» и иметь доступ к ним в любое время и с любого устройства (ПК, телефон, планшет). В качестве примера можно привести такие системы как Autodesk Fusion 360 (бесплатна для студентов) и Onshape. По уровню функционала их можно отнести к средним САПР .

Наибольший интерес для пользователей чаще всего представляют САПР среднего и верхнего уровня. Подобным системам присуща высокая степень параметризации. Сама концепция моделирования в них предполагает создание эскизов в строго определенных плоскостях.

Элементы эскизов при этом имеют различные ограничения и взаимосвязи между собой, размеры определяют конечный вид эскиза, а изменение размеров ведет к его автоматическому перестроению. Эскизы, в свою очередь, служат основой для построения трехмерных элементов. Вся история построений сохраняется в навигаторе операций и всегда находится на виду у пользователя, что позволяет ему быстро вносить какие-либо изменения на любом этапе моделирования и вся модель будет автоматически перестраиваться в соответствии с этими изменениями.

Основные способы моделирования для этой категории систем — твердотельный (на первом месте) и поверхностный. Имеются инструменты для работы с полигональными моделями, но они достаточно ограничены.

Вторая категория САПР:

Ко второй категории относятся системы для промышленного дизайна. Преимущественным способом работы в них является поверхностное моделирование . Эти системы не имеют такой высокой степени параметризации, как вышеописанные САПР.

Работа происходит в более свободном стиле, без задания различных ограничений, взаимосвязей и образмеривания (хотя в некоторых случаях эта возможность имеется). Размеры для всех элементов определяются непосредственно при построении каждого из них, а не после наброски общего вида эскиза.

Что касается самих эскизов, то их создание происходит относительно активной системы координат без жесткой привязки к какой-либо конкретной плоскости. История построений не сохраняется. Эти системы менее громоздки и более удобны для решения задач, связанных с промышленным дизайном (бытовые приборы, элементы наземного, водного и воздушного транспорта, мебель, интерьеры, посуда, архитектура и т.д.). В качестве примера подобных систем можно привести Autodesk Alias, Rhinoceros 3D, PowerShape, IcemSurf, SolidThinking и др.

Третья категория САПР:

К третьей категории САПР я отнесу программное обеспечение, направленное на решение узкоспециализированных задач. Среди прочих можно отметить такие специализированные системы как Autodesk Crispin ShoeMaker — для проектировщиков обуви (в настоящее время программа не поддерживается разработчиками). Autodesk Revit, ArchiCAD — для архитекторов. DentalCAD от EGS и другие — для стоматологов. Matrix и MatrixGold от Gemvision (на базе Rhinoceros), RhinoGold — для ювелиров и т.д.

Четвертая категория САПР:

Четвертая категория — это системы для художественного моделирования, анимации, визуализации.

Если немного более подробно изучить определения САПР и CAD, то мы обнаружим, что названные мной далее системы не относят к этим понятиям, делая упор на такие возможности САПР, как создание чертежей, ведение проектной документации, проведение инженерных расчетов, создание управляющих программ для станков с ЧПУ и т.д. В ГОСТе, определяющем понятие САПР, говорится: «САПР — организационно-техническая система, входящая в структуру проектной организации и осуществляющая проектирование при помощи комплекса средств автоматизированного проектирования (КСАП)».

При подробном знакомстве с этим ГОСТом мы узнаем, что в САПР входит много разных компонентов и это не только программное обеспечение. Суть в том, что даже на уровне программного обеспечения для покрытия всего перечня решаемых задач, в большинстве случаев требуется использование нескольких программных пакетов (за исключением тяжелых САПР). И только в комплексе все это можно будет назвать полноценной системой автоматизированного проектирования. Ничто не мешает нам дополнить тот же инженерный инструментарий программами из этой категории и использовать их в качестве инструмента в общем комплексе средств, так как решение некоторых инженерных задач в них можно выполнять намного эффективней, чем в классических САПР.

Основным инструментом систем четвертой категории является полигональное моделирование , которое проще всего позволяет манипулировать формой изделия. В этом случае модели состоят из множества полигонов и чем более мелкие детали мы хотим отобразить в модели, тем больше этих полигонов нам нужно.

В отличии от САПР нижнего, среднего и верхнего уровней, в этих системах нам не требуется так явно контролировать размеры всех элементов и зависимости между ними. Обычно достаточно определить габаритные размеры и пропорции модели. Параметризация в таких программах проявляется немного по-другому и об этом мы упомянем ниже. Системами этой категории являются Autodesk 3ds Max, Autodesk Maya, Cinema 4d, Modo, Blender (бесплатное ПО) и т.д. Сюда же можно отнести программное обеспечение, специализирующееся на цифровом скульптинге (цифровой лепке) — ZBrush, 3D Coat, Mudbox, Sculptris (бесплатное ПО), SculptGL (работает в окне браузера, можно попробовать прямо сейчас).

Многие системы этой категории имеют возможность создания моделей и анимации на основе симуляции физических процессов (воздействие силы тяжести, ветра, симуляция разрушений, движения частиц и т.д.). В качестве интересного примера на эту тему можно привести программы для моделирования одежды, где модели являются результатом одного из видов такой симуляции — Marvelous Designer, CLO3D, Optitex PDS и т.д.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ОДЕЖДЫ В MARVELOUS DESIGNER

Возможности некоторых видов симуляций могут стать хорошим инструментом для решения научных задач. Смотреть пример.

ДВИЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ В МАГНЕТРОНЕ

Есть во всей этой категории программ и большие возможности для параметризации, которая появилась в них благодаря внедрению визуальной среды программирования. В этой среде мы имеем возможность создавать объекты, присваивать им различные свойства, связывать эти объекты и свойства между собой и воздействовать на них в режиме реального времени, посредством так называемых нод . Говоря простым языком, нода — это блок, который хранит в себе какие-либо данные (объекты, свойства, значения) или обрабатывает поступающие данные по определенному алгоритму.

Нода может иметь один или несколько входов для поступления данных и выходы для их передачи. Если произвести изменение в какой-либо ноде (указать другое значение или подставить другой объект), то вся цепочка блоков (нод) выполнится с учетом этих изменений. Визуальная среда программирования может содержать в себе сотни готовых нод, которые покрывают весь необходимый функционал.

При должных навыках, пользователь имеет возможность дополнять этот функционал своими собственными нодами. Использование визуальной среды программирования еще называют процедурным моделированием . Наиболее ярким представителем системы с такими возможностями, на мой взгляд, является Houdini FX. Для того, чтобы лучше понять и осознать силу такого способа параметризации, достаточно посмотреть видеоролик. На основе процедурной модели, созданной в этом ролике, можно в считанные секунды получать любое количество вариаций декоративной панели и развертку ее послойных элементов для дальнейшего изготовления на фрезерном или лазерном станке с ЧПУ.

Следует отметить что такая среда визуального программирования существует и в других категориях САПР. Что касается ПО для промышленного дизайна (вторая категория), то там имеется очень популярный плагин Grasshopper для программы Rhinoceros 3D. Раньше Grasshopper нужно было скачивать и устанавливать для Rhinoceros 3D отдельно, но эта среда визуального программирования настолько сильно увеличивает возможности программы, что начиная с 6-ой версии Rhino, плагин решили включить в базовый набор программы.

В категории специализированных САПР можно отметить среду визуального программирования Dynamo Studio для системы Revit от Autodesk, а в САПР верхнего уровня (первая категория) это 3D Generative Innovator от Dassault Systemes (работает в окне браузера).

Подводя итоги, можно сказать, что выбор программного обеспечения огромен. Прогресс не стоит на месте и с каждым годом мы можем наблюдать в САПР появление новых инструментов, открывающих дополнительные возможности. Если Вы начинающий пользователь, то надеюсь, что после прочтения этой статьи Вы сможете определиться хотя бы с тем, на какую категорию САПР Вам нужно обратить свое внимание. В статье обозначены все самые популярные программы, а их названия в тексте являются ссылками на официальные сайты разработчиков. На сайтах Вы можете более подробно ознакомиться с соответствующей программой, найти какие-либо обучающие материалы от разработчиков, узнать является ли программа платной или бесплатной и т.д.

ПРИМЕР МОДЕЛИРОВАНИЯ НА ПЛАНШЕТЕ В СИСТЕМЕ SHAPR 3D

Приложения для 3D моделирования и просмотра моделей на Android.

Приложения для 3D моделирования и просмотра моделей на ios.

Наиболее полный список бесплатного софта с описанием.

С наилучшими пожеланиями!

Источник: cadcamtutorials.ru

CAD программы

Windows

CAD программы — автоматизированные системы, основной целью которых является оптимизация деятельности специалистов занятых в области проектирования. Расшифровывается аббревиатура как «Сomputer aided design» или в переводе на русский «Система Автоматизированного Проектирования» или сокращённо САПР. Первопроходцем и основоположником первых автоматизированных систем проектирования стал в 1971-м году Патрик Хэнретти, основавший компанию Manufacturing and Consulting Services сокращённо MCS. Именно идеи Хэнретти лежат в основе если не всех, то как минимум большинства современных CAD-программ, используемых во многих сферах деятельности: от моделирования и анимации персонажей для фильмов, мультфильмов и компьютерных игр, продолжая созданием дизайна домов, квартир и мебели и заканчивая авиастроением и судостроением.

Несмотря на свою схожесть, понятие САПР на самом деле намного шире и включает в себя множество подпунктов, одним их которых и является CAD.

Основные задачи CAD программы

Разработка и усовершенствование технологии производились для решения таких задач, как:

1. Сокращение числа издержек при разработке и производстве продукции;
2. Уменьшение объёма работы, связанной с проектированием;
3. Увеличение производительности труда сотрудников;
4. Снижение числа допускаемых ошибок и расходов при разработке проекта;
5. Выход на новую ступень технического развития и повышение качества производимой продукции;
6. Снижение себестоимости готового изделия;

Какие бывают виды моделирования

Всего различают 3 базовых типа построения моделей объектов:

• Твердотельное;
• Полигональное;
• Поверхностное;

Твердотельным называют моделирование трёхмерных твёрдых тел, в основе которого лежит принцип работы с такими математическими операциями как сложение, вычитание и пересечение объектов, то есть с булевыми операциями, а также со всевозможными способами растягивания и вытягивания трёхмерных объектов, построения кромок и закруглений. Такой тип моделирования в основном применяется в машиностроении, для создания моделей имеющих сравнительно простую форму, например, деталей машин или станков.

В отличие от твердотельного, которое специализируется на проектировке внутренней, технической составляющей изделия, поверхностное моделирование, как следует из названия, используется для создания поверхностей, имеющих сложную форму, например, таких, как корпуса автомобилей, бытовые приборы и многое другое. В связи с тем, что в большинстве случаев форму объекта не удаётся построить, используя лишь одну поверхность, в данном виде моделирования используют несколько поверхностей, меняя плавность перехода между ними при необходимости.

Третьим типом является полигональное моделирование, специализирующееся на работе с моделями, имеющими очень высокий уровень детализации, например, при создании объектов мебели, персонажей, узоров или архитектурных сооружений. Отличительной чертой этого направления является построение трёхмерных объектов при помощи плоскостей, называемых полигонами. Степень детализации каждой отдельно взятой модели зависит от количества полигонов из которых она состоит.

Менее распространенным, однако заслуживающим упоминания методом проектирования является параметрический метод. Его отличительная черта – это то, что объекты в нём формируются при помощи алгебраических процессов. При моделировании изделий параметрическим способом, в первую очередь составляется комплекс чертежей и таблиц, содержащих в себе параметры изделия, после чего на их основе и создаётся готовая модель.

Классификация CAD-программ

На данный момент, существует огромное множество различных программ, в основе которых лежат CAD-технологии. Между ними есть существенные различия, которые заключаются не только в стоимости определённой программы или возможностей, предоставляемых её функционалом, но и в самой направленности системы.

Все CAD-программы заточены под определённые виды работ и могут фундаментально отличаться друг от друга, поэтому всегда необходимо подбирать ту систему, которая имеет широкий функционал для наиболее эффективного и качественного выполнения поставленной задачи.

CAD-программы можно классифицировать по многим параметрам, однако, в основном, их подразделяют на следующие три типа:

• Низкоуровневые (Лёгкие) – представляют собой легкие САПР-системы, предназначенные для составления 2D чертежей и работы с трёхмерными объектами, без возможности работы со сборочными единицами (отдельными элементами, из которых строится цельная модель);
• Системы среднего уровня – обладающие широким функционалом и применяющиеся в работе как с трёхмерными (моделями машин, деталей механизмов и многого другого), так и с двумерными объектами (чертежами, документами, планами). Также имеют в себе инструменты для проведения инженерных расчетов и решения узкоспециализированных задач, таких как проектирование различного рода систем или автоматизация процесса работы с материалами имеющие форму тонкого листа;
• Высокоуровневые системы (Тяжелые) – применяются в работе над крайне сложными задачами и тесно связаны с инженерией. По своей функциональности они очень похожи на системы среднего уровня, однако, в отличие от последних, «Тяжелые» системы позволяют создавать модели с очень сложной и многоуровневой структурой и состоящие их большого числа различных элементов и деталей;

Самые лучшие CAD-программы и их характеристика

Как уже упоминалось выше, на сегодняшний день на рынке присутствует большое количество автоматизированных систем, призванных упростить процесс проектирования, моделирования и тестирования разного рода изделий. Для каждого из трёх типов систем (Низкоуровневые, Среднеуровневые и Высокоуровневые) существует своё программное обеспечение. Далее будет приведён перечень наиболее известных и качественных программ, их особенности, стоимость, возможности и другие факторы, влияющие на выбор пользователя.

«Лёгкие» системы

1. AutoCAD – если не самая, то одна из наиболее известных систем автоматизированного проектирования. Позволяет работать как с двумерными, так и с трёхмерными объектами, поэтому используется при проектировании архитектурных сооружений, в машиностроении, ландшафтном дизайне, строительстве, электронике и во многих других сферах деятельности человека, однако зачастую применяется именно при работе с 2D моделями. Особенностью AutoCAD является её статус наиболее многофункциональной, удобной и гибкой среди своих аналогов программой, но при всём при этом, данный софт не всегда способен справится с поставленной задачей также эффективно как другие, более узконаправленные САПР-системы. Разработчиком является американская компания Autodesk.

Главные преимущества AutoCAD:

• Интуитивно понятный и удобный интерфейс;
• Возможность создавать и редактировать 2D и 3D модели.
• Наличие собственного исходного формата файлов DWG;
• Наличие возможности работать над одним проектом единовременно нескольким пользователям, которые могут находиться при этом в разных точках земного шара;
• Высокий уровень реализма визуализируемых объектов;

Помимо DWG AutoCAD имеет также такой формат расширения как DWT. Файл с данным типом расширения представляет собой шаблон проекта, который содержит в себе все установленные параметры и настройки и может быть использован в дальнейшем.

Стоимость стандартной месячной подписки – 235 долларов.

• BricsCAD – по праву считается одним из самых серьёзных конкурентов для AutoCAD. Если одним из самых весомых недостатков продукта от компании Autodesk является его высокие требования к производительности системы пользователя, то BricsCAD лишена подобного рода недостатков, что позволяет комфортно пользоваться программой даже на устройствах с низкими характеристиками производительности. Рассматриваемый софт имеет такой же широкий спектр возможностей, как и его конкурент и в некоторой степени даже превосходит его. Разработчиком является бельгийская компания Bricsys.

Главные преимущества BricsCAD:

• Высокая степень оптимизации программы и её совместимость со всеми операционными системами;
• Возможность работы с 3D и 2D объектами;
• Постоянная поддержка проекта разработчиками и внедрение новых технологий и возможностей;
• Внедрение нового способа обработки файлов, имеющих формат DWG, который позволяет проводить быстрое сравнение нескольких вариантов чертежей;
• BricsCAD может быть интегрирован с «облаком»;
• Наличие дополнительных приложений и дополнений, значительно расширяющих возможности софта;

Крайне полезной особенностью программы является функция, позволяющая найти погрешности и ошибки в проекте после его запуска. В случае обнаружения ошибки, пользователь может «откатиться» назад, отменив несколько последних своих действий, и вернуться к тому моменту, когда ошибка ещё не была совершена.

Локальная лицензия стоит 35 280 рублей.

Системы среднего уровня

1. Autodesk Inventor – ещё один продукт компании Autodesk, но заточенный конкретно под твердотельное, поверхностное и параметрическое виды проектирования. Отличительной чертой данного проекта является то, что создавалась она по большей части для проектирования объемных сборок, которые состоят из тысяч или даже десятков тысяч деталей и конструкций.

Главные преимущества Autodesk Inventor:

• Позволяет единовременно работать с конструкцией нескольким разработчикам, находящимся при этом на любом расстоянии друг от друга;
• Значительное сокращение времени, необходимого для создания большого проекта, при этом, благодаря нацеленности под работу с огромным количеством элементов конструкции, значительно увеличивается точность выполняемой работы;
• Встроена возможность внедрения примитивов, созданных пользователями программы, в целях их дальнейшего использования;

Стандартная месячная подписка стоит 290 долларов.

• SolidWorks – также довольно узкоспециализированный программный комплекс, который часто применяют при автоматизации конструкторских работ на предприятиях. Важной особенностью данного софта является проектирование деталей для их последующей печати на 3D-принтере. Разработчиком SolidWorks является французская компания Dassault Systemes.

Главные преимущества SolidWorks:

• Способность программного обеспечения к быстрому автоматическому построению чертежей, на основе готовой модели:
• Наличие большой библиотеки компонентов и деталей с разными параметрами, значительно ускоряющей работу по сборке конструкции;
• Удобный и понятный интерфейс;
• Возможность «сшивать» поверхности, для создания твердотельной модели изделия и её 3D печати;
• Привязка отдельных элементов конструкции, для предотвращения их последующей деформации при изменении параметров самой модели;

Минимальная стоимость пакета составляет 223 560 рублей в год.

«Тяжелые» системы

1. PTC Creo – программное обеспечение, созданное главным образом для инженеров и способно анализировать структурные, вибрационные и тепловые характеристики модели. Программа позволяет совершать точные и быстрые расчеты параметров проектируемого изделия. Разработкой занималась американская компания PTC.

Главные преимущества PTC Creo:

• Работа с листовыми материалами исключительно такими способами, которые используются в промышленном производстве, благодаря чему пользователю не требуется учитывать метод производства изделие;
• Наличие в программе инструментов для тестирования механических характеристик изделия;
• Поддержка не только параметрического, но и любого произвольного метода обработки поверхностей;

CREO позволяет открывать файлы проектов в любых других системах для моделирования и продолжать работу уже в них.

Стоимость пакетов Creo Design начинаются от 2780 долларов.

• CATIA – автоматизированная система, применяемая при проектировании сложных конструкций, является мастодонтом среди CAD-программ в области авиастроения и автомобилестроения и используется многими известными компаниями, например, такими как Boeing, BMW, Volkswagen и многими другими. Разработчиком является французская фирма Dassault Systemes.

Главные преимущества CATIA:

• Наличие инструментов, позволяющих проводить кинематический и эргономический анализы модели;
• Широкие возможности для проектирования деталей из листовых материалов;
• Способность программы проводить сложные технические расчеты;
• Большой функционал для построения моделей, имеющих сложную форму;
• Удобный и продуманный интерфейс;

Стоимость программы зависит от количества приобретаемых модулей.

Какие существуют бесплатные CAD-программы

На рынке также присутствуют и бесплатные аналоги многих автоматизированных систем проектирования. Несмотря на то, что бесплатные системы уступают по широте функционала и возможностей своим платным аналогам, все равно могут использоваться для решения многих задач.

• QCAD Community Edition – бесплатное программное обеспечение, позволяющее создавать двухмерные архитектурные планы и машиностроительные чертежи разного уровня сложности. Существенным недостатком является то, что утилита не поддерживает формат DWG и работает только с DXF;
• DraftSight Free CAD – является бесплатным аналогом AutoCAD. Функционал программы заточен для создания 2D чертежей;
• FreeCAD – программа с очень широким спектром возможностей работы с трёхмерными объектами и может быть использована для создания моделей для 3D печати;

Это далеко не весь список бесплатных CAD-программ, однако, здесь приведены наиболее качественные и известные утилиты.

Заключение

Как можно заметить, систем автоматизированного проектирования было разработано огромное множество, и каждая содержит в себе свои, индивидуальные преимущества и особенности перед другими. Поэтому при выборе системы необходимо тщательно проанализировать свои потребности и уже руководствуясь ими, выбрать наиболее подходящий вариант.

Генадий Дементьев

Ведущий инженер по информационной безопасности на одном из предприятий г. Псков
Являюсь экспертом в области информационных технологий. В свободное от основной работы время пишу статьи и отвечаю на вопросы пользователей.

Источник: morl.ru

Почему каждый инженер должен использовать САПР?

САПР (CAD или CADD) — система автоматизированного проектирования (аббревиатура от Computer-Aided Design). Речь идет о методе использования компьютерных программ для создания виртуальных моделей предлагаемых изделий. Существует множество доступных САПР, каждая из которых имеет специальные функции, которые иногда делают её подходящей для конкретного применения.

Оператор, работающий с ранней программой САПР

Дисплей DEC Type 340 может рисовать точки, прямые, изогнутые линии и символы, а также определять положение светового пера.

Возможности САПР:

Дизайн продукта должен быть продуман до мельчайших деталей перед запуском в производство. Это гарантирует, что впоследствии не произойдет никаких неудач из-за необходимых изменений в продукте.

Традиционно для этого требовалось ручное рисование и проектирование с использованием бумаги и карандаша. Сегодня использование САПР значительно сокращает объем работ. Создание 3D — моделей и 2D-чертежей происходит быстрее и проще, чем когда-либо прежде.

Хотя проекты могут сильно различаться, многие из них по-прежнему используют множество стандартных деталей. Например, болты, гайки, шайбы и другие крепежные детали, которые относятся к списку компонентов при создании любого вида машин.

В таких случаях инженеры могут обратиться к библиотекам деталей, чтобы просто выбрать наиболее подходящий размер для изделия и использовать его в сборке. Это сокращает время, затрачиваемое на создание мелких деталей, и гарантирует, что из-за того, что они вообще не отображаются в модели, произойдет меньше простых ошибок.

Детали и сборки можно создавать, анализировать, улучшать и передавать другим пользователям в САПР. Вы можете изменять цвета, смотреть под разными углами и создавать визуализированные изображения для реалистичного восприятия. Это особенно характерно для отображения визуальных элементов будущих продуктов.

Вы можете разделить большую сборку на части или отобразить заранее определенный слой за раз. Многие программы САПР имеют основные инструменты программного обеспечения для анализа методом конечных элементов. Это помогает проверить детали на несущую способность и динамические нагрузки.

Таким образом, система САПР (CAD) — это гораздо больше, чем замена ручным чертежам. Она открывает совершенно новый уровень возможностей, которые инженеры могут использовать для более быстрого создания лучших продуктов с меньшим количеством ошибок.

Эти ценности также хорошо согласуются с методами бережливого производства и принципами минимизации отходов и повышения производительности.

Преимущества САПР:

САПР имеет ряд преимуществ по сравнению с ручными чертежами, которые сделали его незаменимым на рынке дизайна сегодня. Давайте посмотрим, как они помогают современному инженеру или продуктовому дизайнеру.

Экономят время

Продолжающаяся эра разработки продуктов влечет за собой большую конкуренцию. Время, необходимое для вывода продукта на рынок, может иметь решающее значение для его успеха.

С САПР время — наша прибыльная награда. Она избавляет инженера от большого количества работы, которую можно использовать с пользой для различных проектов или для усовершенствования конструкции текущего. Вы можете легко визуализировать идеи, которые вы собрали на этапе разработки концепции дизайна продукта.

Создание простых форм и деталей занимает секунды. Однако самый большой выигрыш связан с более сложными деталями. Например, одним щелчком мыши можно создать развертку сложной гнутой детали из листового металла. Не нужно думать, как правильно это преподнести.

В то же время вносить изменения очень просто. Или создавать новые модели на основе предыдущих. Вы можете просто повторно использовать 3D-модель и добавить необходимые функции для создания аналогичной, но уникальной детали за гораздо меньшее время.

Повышает производительность

Сэкономленное время напрямую увеличивает продуктивность. Такое количество времени может привести к большему количеству завершенных проектов.

Возможность повторения дизайна. Изменение одного и того же дизайна позволяет создавать бесконечные вариации конечного продукта.

В среднем отмечается увеличение производительности сотрудников в 3 раза. Со временем эта производительность может увеличиться в 10 раз. Большая часть этого сводится к возможности создавать моделирование в САПР, а не выполнять ручные вычисления.

Это улучшение наблюдается по нескольким направлениям, таким как снижение качества, времени и затрат при производстве.

Повышает точность

Создание эскизов вручную не может сравниться с точностью чертежей САПР. Точность САПР не имеет себе равных — почти нет ошибок. Это дает ему огромное преимущество перед ручным проектированием и черчением.

Конечно, дизайнер все равно должен обращать внимание на результат. Функция «получить размеры» не заменяет инженера, так как, например, она не распознает базовые плоскости для измерений. И это может иметь решающее значение для таких деталей, как валы.

Сложные поверхности и формы сравнительно легко создаются в САПР. Эти поверхности чрезвычайно сложно получить правильным рисованием вручную, но с помощью инструментов системы CAD можно получить идеальный результат.

Уменьшает количество ошибок

Такие функции, как проверка пересечений для 3D-моделей, предлагают преимущества, уникальные для систем САПР. Эта функция помогает разработчику проверить наличие пересечений между одной или несколькими частями.

Результат? Намного меньше ошибок в конечном продукте.

Лучше качество

Само собой разумеется, что программное обеспечение для дизайна может создавать эстетически приятные рисунки, помимо дополнительной функциональности. Оно также предоставляет пользователю огромное количество инструментов для создания рисунка в том виде, в котором он был представлен.

Быстрое получение размеров

Даже самые сложные продукты могут быть созданы с правильным знанием доступных инструментов и необходимых математических уравнений. Эта универсальность позволяет дизайнеру мыслить нестандартно и предлагать инновационные решения, не опасаясь, что он не сможет изложить идею на бумаге.

Более высокая четкость и меньшее количество ошибок в чертежах также приводят к повышению качества и точности конечных продуктов.

Легкость понимания

Наличие 3D-моделей может упростить понимание даже самых сложных чертежей. Это невозможно сделать на физических эскизах, поскольку для получения общего представления потребуется как минимум три эскиза (план, вертикальная проекция и вид сбоку). Другие виды, такие как изометрические или сечения, также могут быть показаны на картинке.

Хотя САПР прекрасно способен отображать вышеуказанные виды продукта, ничто не сравнится с возможностью поэкспериментировать с продуктом в виртуальном пространстве, чтобы понять его точные конфигурации. Многие мастерские сегодня используют эту возможность, предоставляя операторам станков и сборщикам планшеты для облегчения работы.

Модели САПР также упрощают для дизайнеров демонстрацию своего продукта коллегам-дизайнерам, а также непрофессионалам, не имеющим инженерного образования. Эти впечатляющие цифровые представления продукта могут использоваться для маркетинга и продаж без необходимости в реальном прототипе при использовании параллельного процесса проектирования.

Быстрый обмен для совместной работы

Чертежи САПР, будучи цифровыми файлами, легко распространяются среди членов команды, которые работают над одним и тем же продуктом. Не нужно перевозить громоздкие чертежи. Обмен происходит мгновенно. Таким образом, даже удаленные сотрудники могут оставаться в курсе любых событий без каких-либо проблем.

Поскольку скоростной интернет стал обычным явлением, программы САПР теперь используются в облаке. Таким образом, эскизы изделий остаются всегда доступным для определенных членов команды для удобного просмотра и изменения. Это большое преимущество для компаний, у которых есть несколько полевых офисов по всему миру.

Модели, созданные в САПР, также имеют стандартизованные форматы. Это обеспечивает единообразие инструментов проектирования и символов и позволяет разным пользователям работать над одним и тем же проектом без каких-либо препятствий.

Компьютерное производство (CAM)

Создание моделей CAD или CAE (Computer-Aided Engineering) также помогает значительно ускорить запуск деталей в производство. Программное обеспечение CAD-CAM позволяет легко проверять траектории инструмента для обработки с ЧПУ и подавать файлы на станки. При расчете цен на обработку с ЧПУ учитывается время цикла, а использование CAM-систем значительно упрощает и ускоряет процесс.

Такое программное обеспечение создает необходимый машинный код для производства только на основе модели. Наибольшее преимущество очевидно для услуг обработки с ЧПУ, где весь трудный процесс может быть в значительной степени автоматизирован, включая смену инструментов.

Интеграция с ERP

Возможность использования CAD/CAM также позволяет инженерам включать файлы в систему ERP. ERP — это аббревиатура от Enterprise Resource Planning (означает «планирование ресурсов предприятия»).

В производстве ERP используется для повышения эффективности любого процесса. Программное обеспечение ERP помогает интегрировать и регулировать различные аспекты проекта, так что меньше времени требуется на переход от сырья к готовой продукции.

Преимущества автоматизации:

Использование САПР сокращает количество рутинной работы, которая является частью ручного создания эскизов, без ущерба для качества.

Например, компании, предлагающие нестандартные продукты, вынуждены создавать документы и чертежи как можно быстрее. Для негарантированных заказов ожидаются наиболее точные расчеты. Ресурсы инженерных отделов тратятся на задачи, которые можно автоматизировать. После внедрения автоматизации появляется больше времени для инноваций и повышения ценности продукта.

С помощью САПР разные части одного и того же продукта можно создавать отдельно и комбинировать на последнем этапе. Эти отдельные части сохранены и доступны для повторного использования позже. Также может автоматически создавать подробные чертежи и ведомости материалов для производителя.

Эти функции увеличивают пропускную способность, уменьшают количество ошибок и улучшают качество, позволяя вам в любой момент взять на себя больше дел.

Выбор программного обеспечения САПР:

Программное обеспечение для обработки с ЧПУ необходимо для перевода ваших чертежей и моделей САПР в код. Это означает, что компьютеры читают код и соответственно запускают производственное оборудование. Конечно, можно создать код самостоятельно. Но зачем рисковать ошибаться? Автоматизировать эту часть легко с помощью программного обеспечения CAM.

CAM — это аббревиатура от Computer-aided manufacturing и представляет собой программное обеспечение, автоматизирующие работу инженера-конструктора и позволяющее решать задачи проектирования изделий и оформления технической документации с помощью компьютера.

Есть несколько различных пакетов CAM на выбор. Некоторые из них предназначены только для CAM, что означает, что вы можете загружать инженерные чертежи и модели для перевода их в программы ЧПУ.

Более распространенный вариант — CAD-CAM. Это означает, что программное обеспечение САПР также имеет возможности CAM. Таким образом, вы можете создавать свои модели, переводить их в код и переключаться между внесением изменений и получением отзывов о возможности производства деталей.

Эта последняя функция может быть очень мощной, так как учет всех тонкостей обработки с ЧПУ может быть трудной для людей. Программное обеспечение для обработки с ЧПУ, с другой стороны, легко обнаруживает грани и поверхности, которые было бы трудно создать с помощью фрезерования или токарной обработки.

Итак, уже затронув тему, мы легко можем найти множество программ, которые имеют возможности CAD-CAM.

Но что это за программы? И какая из них подходит для ваших нужд?

Fusion 360

Помимо бесплатной версии для любителей, у Fusion 360 есть мощный и дешевый вариант для профессионалов, он включает в себя возможности CAM.

Видео выше проведет вас через краткое руководство, показывающее, как настроить программу резки для обработки с ЧПУ. Возможность импортировать ваши точные режущие инструменты с ЧПУ позволяет очень легко учесть все аспекты.

Визуализировать траекторию инструмента просто и понятно. Отличный вариант как для любителей, так и для профессионалов.

SolidWorks CAM

Всем известна SolidWorks, самая популярная программа для автоматизированного проектирования. Она также имеет надстройку для обновления до программного обеспечения CAD-CAM.

Используя файл САПР для создания кода обработки, вы можете быть уверены, что конечная деталь будет максимально приближена к цифровому представлению. И нет необходимости давать этому ПО отдельный вход.

Дополнительный слой поставляется в нескольких разных пакетах. Так что вы можете платить за то, что вам действительно нужно. Если вы хотите разработать детали для фрезерования с ЧПУ на 3-осевых или многоосных станках, для вас найдется подходящий вариант. Как вы понимаете, чем сложнее ваши детали и производственные процессы, тем дороже будет пакет ПО.

На видео выше также показано, как работает создание Gкода с помощью системы CAM. Вы можете проверить симуляцию как в 3D-виде, так и в виде кода. Наличие собственной библиотеки инструментов помогает сделать этот процесс генерации очень быстрым, но также позволяет проверить наличие интерференционных ошибок, если таковые имеются. Затем вы можете легко внести некоторые изменения в выбор станков или последовательность операций, чтобы исправить это.

Существует множество онлайн-руководств, которые облегчат процесс обучения. Кроме того, пользовательский интерфейс удобен для новичков, как и в случае с другими программами SolidWorks.

Solid Edge CAM Pro

Еще одна программа САПР с широким кругом пользователей и с надстройкой CAM это Solid Edge CAM Pro очень похожая на эквивалентный пакет SolidWorks, как и сама основная программа.

Переключение между окнами САПР и САПР выполняется легко и быстро. Все изменения в 3D-моделях будут автоматически учтены в программном обеспечении автоматизированного производства. Таким образом, сразу же доступны новые маршруты резки и предложения по инструментам, что сокращает трудоемкие операции в этом процессе.

Solid Edge CAM Pro предлагает множество шаблонов и руководств, которые помогут вам начать работу с программным обеспечением. В то же время мы можем видеть обычную ситуацию для онлайн-руководств, когда пользователи SolidWorks публикуют гораздо больше пользовательского контента в Интернете. Хотя это может быть не так важно для опытного пользователя, который знает, что искать, для новичка это может оказаться большим подспорьем.

Тем не менее, это определенно отличный инструмент для сопровождения отличного программного обеспечения САПР. Сам Solid Edge прост в использовании, как и это дополнение. Программа также отображает время резки, что позволяет производителям выдавать быстрые ценовые котировки.

CATIA

Как и SolidWorks, это продукт Dassault Systèmes. Это флагманский продукт компании, имеющий более высокую цену, но и более широкие возможности. CATIA изначально предназначалась для отраслей с очень высокими ожиданиями. К ним относятся автомобильное, морское, промышленное оборудование и т. д.

Помимо САПР, она имеет мощные инструменты CAE для анализа методом конечных элементов, то же самое и с CAM.

Она может обрабатывать очень сложные детали, требующие высокоскоростной обработки, 5-осевого фрезерование, фрезерование по винтовой траектории и т. д. Создание траектории инструмента основано на библиотеке инструментов, как в вышеупомянутых программах. Также возможна проверка на пересечение с просмотром готовых деталей.

Более высокая стоимость CATIA окупается при ее полном использовании. Возможности включают черновую и чистовую обработку. Она использует предыдущие данные, чтобы сократить время цикла как для фрезерных, так и для токарных операций , что помогает увеличить срок службы инструмента.

Заключение:

Эскизы по-прежнему используются конструкторами в изготовлении изделий для промышленности. Многие начинают с чернового наброска продукта вручную, прежде чем переходить на САПР. Но когда дело доходит до современного моделирования продуктов, эскизы уже не подходят.

САПР открыло эру профессионального дизайна, который настолько гибок, быстр и полезен, что его больше нельзя игнорировать. Избегать использования CAD в настоящее время — все равно что плыть против течения, и поэтому стремящееся к прибыли предприятие не может позволить себе упустить преимущества CAD.

Программное обеспечение CAD-CAM — отличный выбор, если вы создаете свой собственный дизайн и также производите детали. Пакеты CAM могут предоставить инженерам САПР важную информацию о способности быстро изготавливать детали или даже просто производить их. Он может давать оперативную обратную связь и мгновенно обновлять программы ЧПУ при изменении модели САПР, что упрощает расчет затрат на обработку ЧПУ.

Большинство пакетов достаточно мощны, чтобы удовлетворить потребности обычных пользователей, особенно при использовании более традиционной 3-осевой обработки.

Существуют также плагины CAD, такие как HSM, которые можно использовать поверх CAD без покупки пакета CAD-CAM.

Специальные программы CAM обеспечивают гибкость и точность при работе с более сложными деталями и процессами. Это лучший вариант при поиске очень мощного программного обеспечения для более совершенных производственных решений. Например, вычисление траекторий движения инструмента и выбор правильного инструмента становятся более сложными задачами при 5-осевом фрезеровании.

Источник: www.stankoff.ru