Содержание

Cad cam системы что это?

CAD и CAM системы

Продолжаем знакомиться с технологиями обработки на фрезерных станках с ЧПУ посредством выдержек из книги Ловыгина А.А., Васильева А.В. и Кривцова С.Ю. — переходим к описанию CAD CAM систем и принципов моделирования и работы.

Сегодня для достижения успеха на рынке промышленное предприятие вынуждено работать над сокращением срока выпуска продукции, снижением ее себестоимости и повышением качества. Стремительное развитие компьютерных и информационных технологий привело к появлению CAD/CAM/CAE систем, которые являются наиболее продуктивными инструментами для решения этих задач.

Что такое CAD и САМ?

Под CAD системами (computer-aided design — компьютерная поддержка проектирования) понимают программное обеспечение, которое автоматизирует труд инженера-конструктора и позволяет решать задачи проектирования изделий и оформления технической документации при помощи персонального компьютера.

САМ системы (computer-aided manufacturing — компьютерная поддержка изготовления) автоматизируют расчеты траекторий перемещения инструмента для обработки на станках с ЧПУ, и обеспечивают выдачу управляющих программ с помощью компьютера.

САЕ системы (computer-aided engineering — компьютерная поддержка инженерных расчетов) предназначены для решения различных инженерных задач, например, для расчетов конструктивной прочности, анализа тепловых процессов, расчетов гидравлических систем и механизмов.

Развитие CAD/CAM/CAE систем продолжается уже несколько десятилетий. За это время произошло некоторое разделение или точнее “ранжирование” систем на уровни. Появились системы верхнего, среднего и нижнего уровней. Системы верхнего уровня обладают огромным набором функций и возможностей, но с ними тяжелее работать. Системы нижнего уровня имеют довольно ограниченные функции, но очень просты в изучении. Системы среднего уровня — это “золотая середина”. Они обеспечивают пользователя достаточными для решения большинства задач инструментами, при этом не сложны для изучения и работы.

Уровни САМ системы

САМ система предназначена для автоматического создания управляющих программ на основе геометрической информации, подготовленной в CAD системе. Главные преимущества, которые получает технолог при взаимодействии с системой, заключаются в наглядности работы, удобстве выбора геометрии, высокой скорости расчетов, возможности проверки и редактирования созданных траекторий.

Различные САМ системы могут отличаться друг от друга областью применения и возможностями. К примеру, существуют системы для токарной, фрезерной, электроэрозионной обработки, деревообработки и гравировки. Не смотря на то, что большинство современных CAD/CAM систем умеют создавать УП для любого типа производства, такое разделение по областям применения остается актуальным. Если предприятию нужна фрезерная обработка, то оно приобретает модуль фрезерования. Если же нужна только токарная обработка, то достаточно приобрести токарный модуль этой же системы. Модульность построения САМ систем является частью маркетинговой политики разработчиков и позволяет предприятию-пользователю экономить значительные средства для приобретения только необходимых конструкторско-технологических возможностей.

В свою очередь, модули системы отличаются определенным уровнем возможностей. Обычно для фрезерной обработки разработчики вводят следующие уровни:

• 2.5-й осевая обработка

На этом уровне система позволяет рассчитывать траектории для простого 2-х координатного фрезерования и обработки отверстий.

• 3-х осевая обработка с позиционированием 4-ой оси

На этом уровне вы сможете работать с 3D моделями. Система способна генерировать УП для объемной обработки.

В этом случае система предназначена для работы с самым современным оборудованием и способна создавать УП для 5-ти осевого фрезерования самых сложных деталей.

Чем выше уровень модуля, тем большими возможностями он обладает. Естественно, что для разработки алгоритмов 5-ти координатной обработки требуются большие инвестиции (как финансовые, так и интеллектуальные), чем для разработки алгоритмов 3-х координатной обработки. Следовательно, и стоимость модулей будет разной. Если у вашего предприятия нет оборудования для 5-ти координатной обработки, то нет смысла приобретать самый дорогостоящий модуль.

Геометрия и траектория

Прежде чем начать работу с CAD/CAM системой вы должны понять, что геометрия детали изготовленной на станке с ЧПУ может отличаться от истинной геометрии CAD модели. Несомненно, что 3D модель служит базой для расчета траекторий, но готовая деталь является результатом работы САМ системы и станка с ЧПУ, которые по-своему интерпретируют исходную геометрическую информацию.

Возьмем эллипс, который может быть создан в любой CAD системе очень просто — достаточно одного клика мышкой. Однако станок с ЧПУ не способен напрямую описать эллипс, ведь он умеет перемещать инструмент только по прямой или дуге. САМ система знает это и решает возникшую проблему при помощи аппроксимации эллипса прямыми линиями с определенной точностью. В результате, траекторию эллипса можно получить и на станке с ЧПУ, но уже при помощи линейной интерполяции.

Программист сам устанавливает ограничивающую зону для аппроксимации, то есть определяет с какой точностью нужно “приблизиться” к исход¬ной геометрии. Чем выше задана точность, тем больше будет произведено отдельных сегментов, и тем больший размер будет иметь программа обработки. Особенно ярко этот эффект проявляется при обработке 3D моделей.

Рис. 12.10. Линейная аппроксимация эллипса в САМ системе выполняется с заданной точностью.

Общая схема работы с CAD/CAM системой

Этап 1. В CAD системе создается электронный чертеж или 3D модель детали. На рисунке 12.1 изображена трехмерная модель детали с карманом сложной формы.

Этап 2. Электронный чертеж или 3D модель детали импортируется в САМ систему. Технолог-программист определяет поверхности и геометрические элементы, которые необходимо обработать, выбирает стратегию обработки, режущий инструмент и назначает режимы резания. Система производит расчеты траекторий перемещения инструмента.

Рис. 12.2. САМ система рассчитала траекторию для обработки кармана.

Этап 3. В САМ системе производится верификация (визуальная проверка) созданных траекторий. Если на этом этапе обнаруживаются какие либо ошибки, то программист может легко их исправить, вернувшись к предыдущему этапу.

Рис. 12.3. Результат верификации.

Этап 4. Финальным продуктом САМ системы является код управляю¬щей программы. Этот код формируется при помощи постпроцессора который форматирует УП под требования конкретного станка и системы ЧПУ.

Виды моделирования

Существует несколько вариантов геометрического представления детали в CAD системе. Выбор того или иного варианта зависит от возможностей системы и от необходимости его применения для создания управляющей программы.

Еще не так давно основными инструментами инженера-конструктора были карандаши, линейка и ватман. С появлением первых персональных компьютеров началась настоящая революция в области автоматизации проектирования. Инженеры-конструкторы сразу же оценили преимущества “плоских чертилок”. Даже самая простая CAD система для двумерного проектирования позволяет быстро создавать различные геометрические элементы, копировать фрагменты, автоматически наносить штриховку и проставлять размеры.

Основными инструментами при плоском проектировании являются линии, дуги и кривые. При помощи операций продления, обрезки и соединения геометрических элементов происходит создание “электронного чертежа”. Для полноценной работы с плоской графикой в САМ системе необходима дополнительная информация о глубине геометрии.

Каркасная модель представляет геометрию детали в трехмерном пространстве, описывая положение ее контуров и граней. Каркасная модель в отличие от плоского электронного чертежа предоставляет САМ системе частичную информацию о глубине геометрии.

С развитием автомобильной и авиационной промышленности и необходимостью аналитического описания деталей сложной формы на ПК, сформировались основные предпосылки для перехода от плоского к объемному моделированию Объемная или 3D модель предназначена для однозначного определения геометрии всей детали.

Рис. 12.5. 2D геометрия.

Рис. 12.6. Каркасная модель.

Рис. 12.7. Поверхностная модель.

Системы объемного моделирования базируются на методах построения поверхностей и твердотельных моделей на основе плоских и неплоских эскизов. Эскиз, в свою очередь, состоит из простых геометрических элементов — линий, дуг и кривых. Инженер-конструктор принимает в качестве эскизов сечения, виды и осевые линии деталей.

Поверхностная модель очень похожа на каркасную. Представьте себе, что между гранями каркасной модели натянута тонкая ткань. Это и будет поверхностной моделью. Таким образом, любое изделие может быть представлено в виде набора ограничивающих поверхностей.

В настоящее время поверхностные модели широко используются для работы с САМ системами, особенно когда речь идет об инструментальном производстве.

При твердотельном способе моделирования основными инструментами являются тела, созданные на основе эскизов. Для построения твердого тела используются такие операции как выдавливание, вырезание и вращение эскиза. Булевы операции позволяют складывать, вычитать и объединять раз¬личные твердые тела для создания 3D модели изделия. В отличие от поверхностных моделей, твердотельная модель не является пустой внутри. Она обладает некоторой математической плотностью и массой. На сегодняшний день твердотельные модели — это самое популярная основа для расчета траекторий в САМ системе.

Одним из главных преимуществ этого способа является так называемая параметризация. Параметризация означает, что в любой момент вы можете изменить размеры и характеристики твердого тела, просто изменив числовые значения соответствующих параметров.

Современная CAD/CAM система должна обладать инструментами для создания как поверхностных, так и твердотельных моделей.

Рис. 12.8 Выдавливание (Extrude) плоского эскиза для создания твердотельной модели.

Назначение и общая классификация CAD/CAM/CAE-систем

САПР (CAD System — Computer Aided Design System) — система, реализующая проектирование, в котором все проектные решения или их часть получают в результате вычисления и составления математических моделей на компьютере. Основная функция – выполнение автоматизированного проектирования на всех и отдельных стадиях проектирования объектов и их составных частей.

Цель применения САПР – это повышение эффективности работы инженеров, которая включает:
Снижение трудоемкости проектирования;
Сокращение сроков проектирования и уточнение стадии планирования;
Сокращение себестоимости проектирования и изготовления;
Повышение качества и технико-экономического уровня результатов проектирования;
Сокращение затрат на моделирование и испытания;
Уменьшение количества брака.

В настоящий момент выделяют три основные подгруппы САПР:

— машиностроительные САПР (MCAD — Mechanical Computer Aided Design). Под термином «САПР для машиностроения» в нашей стране обычно подразумеваются пакеты, выполняющие функции CAD/CAM/CAE/PDM, т.е. автоматизированного проектирования, подготовки производства и конструирования, а также управления инженерными данными.

— Архитектурно-строительные САПР (CAD/AEC — Architectural, Engineering, and Construction).

— САПР печатных плат (ECAD — Electronic CAD/EDA – Electronic Design Automation).

CAD – computer Aided Design Общий термин для обозначения всех аспектов проектирования с использованием средств вычислительной техники. Обычно охватывает создание геометрических моделей изделия. А также генерацию чертежных изделий и их сопровождений.

CAM – Computer Aided Manufacturing — Общий термин для обозначения системы автоматизированной подготовки производства, общий термин для обозначения ПС подготовки информации для станков с ЧПУ. Традиционно исходными данными для таких систем были геометрические модели деталей, полученных из систем CAD.

CAE – Computer Aided Engineering — Система автоматического анализа проекта. Общий термин для обозначения информационного обеспечения условий автоматизированного анализа проекта, имеет целью обнаружение ошибок (прочностные расчеты) или оптимизация производственных возможностей.

PDM – Product Data Management — Система управления производственной информацией. Инструментальное средство, которое помогает администраторам, инженерам, конструкторам управлять как данными так и процессами разработки изделия на современных производственных предприятиях или группе смежных предприятий.

САПР легкий вес

Эти САПР служат для выполнения почти всех работ с двумерными чертежами и имеют ограниченный набор функций по трехмерному моделированию. С помощью этих систем выполняются порядка 80% всех работ по проектированию, хотя имеющиеся ограничения делают их не всегда довольно удобными. Область их работы — создание чертежей отдельных деталей. Характерные представители таких САПР — AutoCAD, T-FlexCAD 2D.

AutoCad

Страна разработки: США

Самая популярная в мире среда автоматизированного проектирования, избранная многими разработчиками в качестве базовой графической платформы для создания машиностроительных, архитектурных, строительных, геодезических программ и систем инженерного анализа. AutoCad — лучшая 2D «чертилка».

КОМПАС

Страна разработки: Россия

Система КОМПАС-3D позволяет реализовать классический процесс трехмерного параметрического проектирования — от идеи к ассоциативной объемной модели, от модели к конструкторской документации.

Основные компоненты КОМПАС-3D — собственно система трехмерного твердотельного моделирования, универсальная система автоматизированного проектирования КОМПАС-График и модуль проектирования спецификаций. Все они легки в освоении, имеют русскоязычные интерфейс и справочную систему.

САПР средний вес

По своим возможностям они полностью охватывают САПР «легкого веса» плюс позволяют работать со сборками, и по некоторым параметрам они уже не уступают тяжелым САПР. А в удобстве работы даже превосходят. Обязательным условием является наличие интеграции с CAM программами. Это не просто программы, а программные комплексы, в частности Autodesk Mechanical Desktop, Intergraph, Solid Edge, T-Flex, Solid Works.

Разработчик: Группа компаний ADEM

Страна разработки: Россия ADEM – программное обеспечение для промышленности и образования Отечественная интегрированная CAD/CAM/CAPP система ADEM предназначена для автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства.

В состав программного комплекса входят инструменты для автоматизации: проектирования, конструирования и моделирования изделий; оформления чертежно-конструкторской документации в соответствии с требованиями ЕСКД; проектирование техпроцессов и оформления технологической документации в соответствии с требованиями ЕСТД; программирования оборудования с ЧПУ; управления архивами и проектами.

T-Flex

Страна разработки: Россия

Топ Системы — разработчик программного комплекса T-FLEX СAD/CAM/CAE/CAPP/PDM. Компания «Топ Системы» предлагает полностью интегрированные программные решения T-FLEX CAD/CAM/CAE/CAPP/PDM для электронного документооборота (PDM), системы автоматизации проектирования (САПР), подготовки производства и управленческой деятельности на предприятии, подготовки программ для станков с ЧПУ.

Solid Works

Разработчик: SolidWorks Corp.

Страна разработки: США SolidWorks — мощное средство проектирования, базирующееся на передовых технологиях гибридного параметрического моделирования, интегрированных средствах электронного документооборота SWR-PDM/Workflow и широком спектре специализированных модулей. Разработчиком SolidWorks является SolidWorks Corp. (США), независимое подразделение холдинга Dassault Systemes (Франция) — мирового лидера в области высокотехнологичного программного обеспечения. Концептуальные идеи, положенные разработчиками в основу SolidWorks, и такие качества, как высокая производительность и надежность, интуитивно понятный интерфейс, русификация и поддержка ЕСКД, предопределяют успех внедрения SolidWorks на предприятиях отечественной промышленности.

САПР тяжелый вес

Эти системы применяются для решения наиболее трудоемких задач: моделирования поведения сложных механических систем в реальном масштабе времени, оптимизирующих расчетов с визуализацией результатов расчетов температурных полей и теплообмена и т.д. Обычно в состав системы входят: графические модули, модули для проведения расчетов, постпроцессоры для станков с ЧПУ.

Примерами «тяжелых» САПР могут служить такие продукты, как CATIA, CADDS 5, EMS, Pro/ENGINEER.

Catia

Разработчик: Dassault Systemes

Страна разработки: Франция CATIA V5 – CAD/CAM/CAE — система для описания изделия и его моделирования на разных этапах жизненного цикла. Разработана в 1998 году на основе нового ядра CNEXT, содержащего средства как для описания геометрии изделия, так и для описания процессов его создания, с возможностью сохранять и накапливать используемые при этом приемы и методы в виде корпоративных знаний. Идеи PLM заложены в самой основе системы, что позволяет исключительно быстро развивать и наращивать ее функциональность в желаемом направлении. В этом – ее основное отличие от программных продуктов других компаний-разработчиков.

ProEngineer

Разработчик: Parametric Technology Corporation (PTC)

Страна разработки: США Полнофункциональная САПР для разработки изделий любой сложности. Благодаря мощным возможностям автоматизации всех машиностроительных дисциплин, Pro/ENGINEER является общепризнанным 3D решением для моделирования и разработки конкурентоспособных коммерческих изделий. Интегрированные CAD/CAM/CAE решения Pro/ENGINEER позволяют вам проектировать быстрее, чем когда-либо, максимально способствуя появлению новых идей и повышению качества, что в конечном итоге приводит к созданию выдающихся изделий.

Вызовите специалиста «IQCNC»!

Перед заказом услуги вас бесплатно проконсультируют

CAD, CAM, CAE-системы

Практически во всех сферах деятельности человека сегодня наблюдается жесткая конкуренция. Преимущества имеют те участники рынка, кто быстрее и точнее сумеет спроектировать продукт, точно спрогнозировать его качества и определить оптимальную технологию производства. Добиваться успешной реализации идей любой сложности призвана система автоматизированного проектирования (САПР). Под этим понятием подразумевают программное обеспечение, позволяющее создавать модель объекта с максимальной точностью и предоставить производителю полный пакет конструкторской документации по международным стандартам.

Практически решают эту задачу, используя комплекс эффективных технологий по анализу, разработке, подготовке производственного процесса с помощью CAD/CAM/CAE систем. Только так можно добиться необходимого качества, снижения себестоимости продукции. Основную часть работы по созданию проекта делают компьютерные программы, скорость и точность которых многократно превышает возможности традиционных технологий, таких как создание чертежей, расчет предполагаемых нагрузок, прогнозирование поведения материалов.

Возможности и области применения

Автоматизировать производство человечество стремилось всегда. Но до середины 20-го века это были попытки усовершенствования механизмов и технологий. Первые опыты использования систем автоматизации начались после Второй Мировой Войны. Назвать прорывом применение электронных устройств для нужд ВПК в США в конце 40-х, начале 50-х нельзя. Мощности вычислительных машин было тогда недостаточно. Серьезные успехи пришли только в 70-е годы, когда появились электронные устройства, способные работать с большим массивом информации. Этот период принято называть первым этапом развития автоматизированных систем проектирования. Была доказана эффективность использования ЭВМ в решении производственных задач.

В 80-е начался второй этап электронной революции. К этому времени размер вычислительных устройств заметно уменьшился, а скорость работы существенно возросла. Серьезной причиной взрывного роста стал выпуск персональных компьютеров, с помощью которых увеличился круг пользователей.

Среди множества путей развития и нескольких крупных производителей стал вырисовываться лидер — компания IBM. Архитектура устройств с микропроцессором Intel х86 оказалась наиболее удачной для использования в автоматизации проектирования. Тогда же начали зарождаться CAD и CAM системы в машиностроении, наукоемких производствах.

Методы пространственного моделирования позволили просчитывать сложные процессы, создавать основу технологии программирования для станков с ЧПУ. К середине 80-х наметился спад в развитии популярности продуктов Apple, Motorola. Однако графические станции под управлением ОС Unix удерживали лидерские позиции. Но уже в начале 90-х программы на платформе Windows обогнали конкурентов. Предлагаемые системы для станков, оборудования были удобнее, производительнее и главное дешевле. Методы пространственного проектирования оказались востребованы в энергетике, производстве бытовой техники, автомобилестроении, космонавтике.

Активнее стала использоваться технология в машиностроении. Программы для токарных станков, обрабатывающих центров повысили качество продукции, сократили время производства. Возникла необходимость образования отдельных направлений в цифровые графике. Окончательно оформились термины CAD, CAM, CAE, их назначение и особенности.

Классификация САПР

Принятое в отечественной инженерной практике понятие САПР носит общий характер. Оно включает в себя все возможности программного проектирования. Однако удобнее пользоваться англоязычными версиями, описывающими виды и технологии выполняемых работ более детально. Наиболее популярные термины означают:

CAD системы — означает компьютерную поддержку проектирования (сomputer-aided design). Программы с пакетом модулей для создания трехмерных объектов с детализацией их особенностей и возможностью получения полного комплекта конструкторско-проектной документации.
CAM системы — переводится как компьютерная поддержка производства (computer-aided manufacturing). Прикладные программы для реализации проектов. С их помощью прописывают алгоритм работы станков с ЧПУ. В качестве основы используется трехмерная модель, сделанная по стандартам CAD.
CAE системы — класс продуктов для компьютерной поддержки расчетов и инженерного анализа (computer-aided engineering). Появление возможности создавать твердотельную модель требовала детального ее описания, прогнозирование эксплуатационных нагрузок, включая воздействие температуры, сопротивления среды.

Автоматизированная система проектирования в процессе эволюции разделилась на отдельные направления, в рамках которых решались узкоспециализированные задачи. Расширялся и арсенал инструментов для достижения цели. Можно на каждом этапе производства выбрать систему, наиболее подходящую в конкретном случае. Технология создания модели 3d в САПР значительно ускорило запуск новых изделий, которые проектируется с заданными характеристиками. Твердотельный прообраз проверяется и испытывается с достаточной точностью виртуально, минимизируя расходы на реальном тестировании.

Методы электронного проектирования проникают в отдельные сферы деятельности, учитывая характер производства. Подчиняясь общим правилам и нормам создаются новые направления развития. Так в 2012 госкорпорация «Росатом» перешла на Единую отраслевую систему документооборота (ЕОСДО). Программа позволила систематизировать проектную документацию. Проще стал доступ к электронному архиву. В результате повысилась производительность труда, сохранность информации, надежность ее защиты.

Примеры программ системы автоматизированного проектирования

Профессия современного разработчика требует серьезного обучения. Преподают САПР в профильных ВУЗах. Однако базовое образование не является гарантией успеха. Сектор активно развивается. Регулярно появляются новые продукты на рынке, требующие изучения и навыков работы. Становится нормой прохождение курсов повышения квалификации для инженера. Разработчики ПО идут на встречу пользователям их продуктов. Платные программы включают в себя важную опцию — возможность пользоваться поддержкой и обучаться приемам работы.

Для того, чтобы узнать все графические возможности ПО необходимо время. Многие разработчики предлагают воспользоваться бонусом для обучающихся. Так лидер рынка компания Autodesk дает лицензию для студентов на три года при пользовании 3ds Max. По функционалу программа конструирования почти такая же, как дорогостоящая профессиональная версия. Стоимость базового пакета Autodesk 3ds Max на текущий период времени составляет более 60 000 рублей для одного пользователя. Сумма большая даже для действующего инженера. Обычно такую продукцию закупает предприятие.

Потребности в 3d моделировании испытывают не только крупные предприятия. Сегодня востребовано трехмерное проектирование у индивидуальных предпринимателей и просто любителей. Для осуществление задуманных идей им нет необходимости приобретать продукцию с набором функций, необходимых в высокотехнологичных отраслях. Можно найти программы для проектирования за более умеренные деньги, либо воспользоваться бесплатными версиями с ограниченными возможностями.

Проектировщикам, работающим в системе САПР хорошо известен пакет AutoCAD. Уже много лет он пользуется заслуженным уважением за возможность реализовывать идеи достаточно простыми, интуитивно понятными инструментами. Поддерживается возможность работать как в двухмерном, так и в трехмерном пространстве. Сохраняются проекты в стандартной форме САПР. Стоимость продукта позволяет приобретать его средним и малым компаниям. В качестве опробования производитель дает возможность 30 дней пользоваться программой бесплатно. За это время специалист с базовым образованием научится пользоваться основными функциями и решить, стоит ли ее покупать или нет.

К профессиональным продуктам относят и Pro/ENGINEER от американского разработчика Parametric Technology Corp. Оригинальный движок программы отличается высокой производительностью и качеством. Есть возможность вывести проект в фотореалистичном изображении в хорошем разрешении. Известен специалистам в области инноваций французский бренд CATIA. Продукт полностью интегрирован с системами CAD/CAM/CAE и может использоваться в различных областях производственной деятельности, от машиностроения до строительства.

Активно продвигается на рынке отечественная разработка компании «Аскон» программа трехмерного проектирования «Компас». Классический вариант опций для создания CAD проектов. Интерфейс, описание, помощь на русском языке, что становится причиной растущей популярности. Поддерживается функция создания текстовых и графических документов по стандарту ЕСКД. Программа проста в обучении и пользовании.

Нельзя не упомянуть ПО SolidWorks. Программа адаптирована для широкого использования на средних по мощности компьютерах. Не самый богатый функционал, но имеющихся возможностей вполне хватает для реализации достаточно сложных проектов. Программой пользуются и крупные предприятия. Производитель предлагает линейку продуктов разного назначения для решения всех задач в системах CAD, CAM, CAE. Ядром графического проектирования является собственная разработка Parasolid, которая имеет как плюсы, так и минусы.

CAD системы: что это такое, расшифровка аббревиатуры и особенности программ

С увеличением роли строительства, дизайна, инженерии и моделирования для общества, возросла нагрузка на людей соответствующих профессий. Для облегчения их работы было разработано компьютерное обеспечение, выполняющее стандартный набор действий за человека, с целью экономии энергоресурсов и времени.

Первые системы были разработаны в 1970-х годах и умели чертить и создавать модели на плоскости. 40 лет спустя, усовершенствованные приложения могут даже составлять пакеты документов по тематикам на основе конструкторских и технологических данных по объектам. В этой статье мы расскажем о том, что такое программа системы CAD, как она работает, каковы ее особенности и где она применяется.

CAD и CAM системы: что это такое

Платформы помогают при работе с чертежами, графиками и списками, связанными со строительством и дизайном-проектированием. Разработка в электронном виде позволяет делать правки, которые не отразятся на макете, ведь при печати будет виден лишь последний вариант. Плюсом является повышение продуктивности, ведь пока происходит автоматизированная работа, человек может выполнять следующий этап, ускоряя время выполнения задачи. Качество разработанных графиков, документов и моделей высокое, поскольку процесс машинального выполнения не раз совершенствовался опытными специалистами.

Преимуществом КАДа является уменьшение себестоимости производства. Если средства, затраченные на выполнение плана, остаются, то они уходят в пользу компании, ее работников и на закупку новейших версий продукции. По окончанию разработки объемной модели, платформа выдает перечень материалов, из которых изготовление было бы выгоднее и удобнее. Ноутбук или ПК могут находиться в любой точке мира, однако процесс производства не будет зависеть от геолокации.

Большинство фирм отдает предпочтение системам, которые работают быстро, качественно, имеют понятный и удобный интерфейс, но при этом недорого стоят. Одним из сайтов, пользующимся популярностью у строителей и инженеров, где можно найти такую платформу, является ZWSOFT. На этой странице вы сможете подобрать устраивающий вас по цене и функционалу аналог автокада. Современные CAD системы – это совокупность мощностей, которые осуществляют исполнение основных задач инженерии и дизайна.

Создание трехмерных (объемных) моделей.
Разработка чертежей и графиков по алгоритмам, внесенным в базу.
Составление документации по стандартной схеме, где происходит выявление характеристик по объектам.

Благодаря САПРу оптимизируется работа во многих фундаментальных направлениях, повышающих уровень жизни. Например, в архитектуре и строительстве приложения такого типа подходят для планирования и детализации внешнего и внутреннего вида зданий. Типовые постройки сдаются быстрее заявленного срока, ведь разработки готовы заранее. Для большинства компаний, чья работа зависит от массивных чертежей и шаблонов, регламентировано наличие CAD для каждого уполномоченного сотрудника.

Особенности CAD систем

Обеспечение может иметь различия и по набору расширений для выполнения задач разного уровня сложности. О наполнении пакета системы можно почитать в инструкции от производителя. К каждому типу с фиксированной периодичностью выпускаются дополнения, вносящие новые процедуры и корректирующие работу платформы.

Можно разделить функционал программ для инженеров и дизайнеров по следующим критериям:

Сложность модели, которую необходимо создать.
Количество модулей при производстве макета.
Тип разрабатываемого объекта.
Объем трехмерной детали и количество уровней в структуре исполнения.
Степень автоматизации процесса черчения, производства документов и макетов.
Вид документов и объем информации, переработанной для их заполнения.
Цельность процесса производства. Если продукт был сделан не за один запуск программы, требуется либо система большей мощности, либо повторное использование. Последнее противоречит цели использования КАДа – экономии ресурсов.

Универсальным является софт, объединяющий в себе комплексный и интегрированный функционалы. Компании отдают предпочтение им, ведь они подходят для всех сотрудников. Чаще уполномоченные представители фирм заказывают пакеты программ на сайте zwsoft.ru, где опытные сотрудники консультируют клиентов при наличии вопросов и представляют виды программ с их функционалом. Посетители сайта видят обновление версий платформ, а затем принимают решение о том, какой лучше купить.

Существуют платные и бесплатные системы, обновленные версии делятся на такие же подвиды. Вопросы от клиентов и посетителей собраны в разделе «Форум», где ведется диалог между разработчиками и пользователями. Разнообразие профессий, которым необходима автоматизация на начальном этапе работы, велико. Дизайнеры, строители, математики, инженеры, архитекторы, медики, программисты, технологи – всем необходимы узко специализированные платформы, позволяющие работать в определенной сфере.

В каждый тип КАД систем включается набор задач, выполнение которых ускоряет работу человека определенного рода занятий. САПР разрабатывают программисты совместно со специалистами разных областей, на которые рассчитаны узкопрофильные версии приложения. Существует несколько типов таких систем, и разнообразие CAD программ помогает ответить на вопрос о том, что это такое.

Для математиков и строителей подходят платформы, в которых автоматически происходит геометрическое моделирование. Можно настроить функцию 3D Modeling, если решение задачи этого требует.
Для этих же специалистов существует усложненная программа с большим набором автоматизации. Двухмерное и трехмерное проектирование может быть подкреплено документацией, данные по которой берутся из характеристик объектов.
Для архитекторов, дизайнеров и инженеров разработано создание чертежей и дальнейшее проектирование по ним.
Существует возможность сохранения и печати электронного шаблона на бумаге любого размера.
Для программистов созданы средства CAE, облегчающие анализ ПО и устранение неполадок в работе операционной системы.
Для технологов существует специальный набор настроек CAD и САПР, позволяющий контролировать технологическую подготовку процесса производства тех или иных продуктов. Программа автоматически составляет отчет, куда включается процентное соотношение ошибок и успешно выполненных норм.

Подробнее остановимся на системах, которые используют врачи для анализа заболеваний и общего состояния организма

Программы КАД в медицине

Отдельным семейством платформ являются CAD/CAM системы, ориентированные на анализ здоровья человека. Без них невозможно обойтись при создании искусственного органа или заполнения форм бланков регистрации пациента. Принцип работы такого софта следующий:

Создание трехмерной модели в электронном виде.
Проверка ошибок и общий анализ объекта.
Изготовление протеза на фрезерном блоке.

Стоматологи пользуются программой чаще и продуктивнее. Неудовлетворительное состояние зубов может привести к инфекционным заболеваниям полости рта или всего организма, поэтому необходимо как можно скорее воздействовать на источник проблемы. Быстрая работа автоматизированного оборудования позволяет сократить сроки обслуживания клиента. Экономия времени больного является частью заботы о нем со стороны медицинского учреждения. Иногда результаты анализов и слепки появляются в день обращения в поликлинику, то есть он сразу идет с ними к своему врачу и проблема решается в течение нескольких часов.

Преимущества использования дантистами CAD следующие:

Быстрое и безошибочное создание слепка. Поскольку работа механизирована, исключается человеческий фактор и ошибки по невнимательности персонала.
Сохранение каркаса в базе данных в электронном виде. Функция позволяет в дальнейшем создать отчет по объекту.
Возможность внесения доктором корректировок. При необходимости, зубной врач может поправить деталь слепка по желанию клиента. Например, если делается каркас для создания брекетов, а у пациента есть дополнительные пожелания.

Разработаны специальные станки, оборудованные числовым программным управлением, что реализует возможность создания слепков и коронок за считанные минуты. ЧПУ получает информацию от КАД и отливает объект по чертежу с учетом всех внесенных правок. Благодаря CAD была усовершенствован принцип создания коронок. Макет может быть изготовлен из оксида циркония. Этот материал не вызывает аллергических реакций и отличается высокой биосовместимостью. Импланты выглядят более естественными, ведь специалист может выбрать подходящий оттенок. Цвет будет учитываться при покрытии искусственного зуба керамической массой. Софт может предложить использование других материалов, например, хром, пластмассу, воск, титан. С медицинской и практической точек зрения наиболее подходящим по всем параметрам является оксид циркония.

Что обозначает аббревиатура CAD

В государственных стандартах и учебниках по проектированию чаще встречается аббревиатура САПР, которую можно истолковать как «Система автоматизации проектных работ». В документах можно найти толкование «Система автоматизированного проектирования», но эта формулировка применима не только к программному обеспечению, то есть не соответствует сути работы. Для перевода САПР на английский язык зачастую используется аббревиатура CAD. По ГОСТу это словосочетание приводится как стандартизированный англоязычный эквивалент термина «автоматизированное проектирование». Но КАД системы не полностью автоматизированы, для установления команд в 65% случаев требуются действия со стороны человека.

Полная автоматизация происходит лишь на немногих платформах и относится к нетрудным, прописанным в базе, действиям. С этой точки зрения, аббревиатура САПР подобрана некорректно. В расшифровке CAD, CAM, CAE легко ошибиться и запутаться, необходимо усвоить, что все эти приложения разработаны с целью помочь при проектировании и контроле за модулями производства.

Международная классификация CAD, CAE, CAM

Согласно современной классификации системы делятся на:

Позволяющие создать трехмерную модель объекта в электронном виде. Благодаря им появилась возможность разобрать процесс создания на фазы: от чертежа до производства. Эти обеспечения называются КАД.
Отображающие электронное описание предмета. Технология собирает данные о модели на протяжении всего ее существования: от проектирования до продажи и уничтожения. Обобщенное наименование таких платформ — CAE, эти приложения используются во всех отраслях торговли и промышленности.
Чертежные автоматизированные конструкции, появившиеся еще в 70-х гг. Именно их создание стало точкой отсчета в развитии автоматизированной помощи работникам определенных родов деятельности. Приспособления, с помощью которых проводятся простейшие операции, программисты определяют как CAM системы.

Такое четкое разделение помогает ориентироваться на всемирном рынке компьютерного обеспечения. При выпуске программы, изготовитель указывает тип CAD, согласно общепринятой международной классификации. Закупщик может ознакомиться с документами и понять, к какому поколению относится определенный продукт, какая польза от него будет на производстве. Мы разобрались в том, что такое КАД системы и какую роль они играют в оптимизации современного рабочего процесса. Руководители компаний, понимающие, что экономия средств и времени может снизить себестоимость, активно закупают программы CAD.

CAD CAM системы в стоматологии

CAD CAM в стоматологии

Впервые технология CAD/CAM вошла в обиход стоматологов в1971 году, что позволило упростить процесс изготовления реставраций. Однако, используемые машины оказались слишком громоздкими и сложными в управлении, сканеры выдавали серьезные погрешности, не позволяющие создавать модели с высоким качеством. С развитием технологий качественные показатели постепенно смещались в сторону цифрового моделирования. Теперь классическая методика оказалась на втором месте, уступив по основным показателям инновационной технике.

Во многом это связано с ростом точности фрезерного оборудования, что было достигнуто путем уменьшения диаметра фрез. На таком уровне в нашей стране сейчас работают следующие системы:
— Cerec;
— Organical;
— Katana и прочие .

Основные особенности Кад Кам.

CAD/CAM включает два компонента, а именно проектирование (Computer-Aided Design) и изготовление модели (Computer-Aided Manufacture). Все происходит с использованием компьютеризованных станков и сканеров, которые помогают собирать информацию по необходимым позициям ротовой полости, обрабатывают ее и воплощают в готовые конструкции. Естественно, роль специалиста в этом процессе далеко не последняя, так как необходим контроль и внесение доработок в полученные данные. После преобразования собранных сведений и создания объемной модели, эксперт анализирует и подгоняет ее под конкретные условия пациента. Переработанный файл передается машине. Самые современные решения в плане технического оснащения способны выполнять задачи с полным анализом качеств структуры используемых материалов.

По такому принципу выпускаются коронки и мосты различных масштабов и степени сложности компоновки, телескопические и провизорные коронки, вкладки и виниры, а так же абатменты дентальных имплантатов.

Все технические системы классифицируются на две группы, а именно закрытые и открытые. Первый вариант нацелен на использование строго определенного расходного материала, выпуском которого занята конкретная фирма. Открытые более перспективны, так как способны использовать любые сырьевые компоненты вне зависимости от происхождения и марки.

Протезирование и материалы Cad Cam

Процесс занимает несколько этапов, стоит отметить, что в сравнении с классическим подходом, CAD/CAM позволяет свести к минимуму число подгонок модели и время, затрачиваемое на каждый этап выпуска. Проходит все по следующему принципу:

специалист очищает и обрабатывает необходимые позиции челюсти для получения детальной информации;
затем ведется сбор данных за счет создания модели, чтобы ее получить, необходимо сканирование зубов и прикуса в целом. Кстати, аналогичным образом получить информацию можно по ранее сделанному слепку или использовать аналог имплантата ;
теперь за обработку берется специальная программа, которая вырисовывает объемную модель с учетом всех тонкостей, отраженных на изображении. Форма подбирается в автономном режиме, но врач всегда может внести корректировки по своему усмотрению. Процедура занимает от нескольких минут и больше в зависимости от сложности положения пациента;
по итогам моделирования данные направляются в блоку правления фрезерующей установки. В качестве сырья используют цельную заготовку из необходимого материала, из которой выпиливается будущий зуб. Процесс требует в районе 10-40 минут.
еще один шаг потребуется, если для создания компонента применяется оксид циркония. В этом случае необходимо спекание в печи, за счет чего модель приобретает размеры, форму, цвет и прочностные характеристики готового компонента. После обжига происходят, шлифовку и полировку поверхности.

Эксперты с большим энтузиазмом относятся к данной методике, так как она обладает рядом преимуществ перед альтернативами. Во-первых, сроки создания конструкций многократно снижаются. Во-вторых, при простых случаях восстановить потерянный зуб можно буквально за одно посещение врача, ведь слепок делать теперь нет необходимости. В-третьих, использование медикаментов, в частности анестезирующих веществ, сведено к минимуму, а именно к подготовке ротовой полости к установке созданного компонента. Многие параметры процедуры зависят от выбранного материала, например, для установки цельного керамического моста необходимо будет посетить врача дважды. По используемым материалам технология также превосходит все, ранее используемое, так как допускается работа с керамикой и композитами.

Керамика хороша тем, что сырьевые составляющие допускается смешивать в различных соотношениях. Такие материалы прекрасно совместимы с организмом, не вызывают негативных реакций и отторжения, устойчивы к истирающим нагрузкам, гипоаллергенны. Подобрать можно любой цвет, чтобы вписать в общий вид сохранившихся зубов. Каркас на основе диоксида циркония отличается минимальной толщиной 0,5 мм, потому дополнительная ручная обработка сводится к минимуму. Оттенок светлый, потому с возрастом, когда осядут десны, на стыках с протезом не появятся темные контуры, свойственные металлокерамическим конструкциям.

Важно отметить, что все изготовленные по рассматриваемой методике изделия приводятся в соответствие нормативам. Многочисленные исследования доказали, что CAD/CAM позволяет добиться значительного роста прочности в сравнении с классикой, а значит и прослужит вся система значительно дольше. Дело в том, что многочисленных длительных подгонок в компьютеризованном варианте не требуется, человеческий фактор в процессе выпуска сводится к нулю,что практически исключает вероятность ошибки. Точность выше, отклонения находятся в пределах 15-20 мкм, против 50-70 мкм, характерных для литья. Со временем конструкции не деформируются, не травмируется десна и приживается компонент с минимумом дискомфорта.

Тем не менее, данный метод не лишен слабых сторон. В частности, провести протезирование можно не во всех случаях, а решение о перспективах работы по принципу КАД КАМ принимает исключительно лечащий специалист. Затраты в этом случае будут значительно выше в сравнении с классическим подходом, а в некоторых случаях результат может выглядеть неестественно.

Направления деятельности Кад Кам

До появления инновационного принципа лучшим вариантом считалось литье, но существовал также метод пайки и штамповки, а так же спекание и сверхпластичная формовка. На всех этапах методов не исключались возможности деформации, сложно прогнозируемой усадки, неточностей при подгонке и аналогичные проблемы, которые нивелированы при компьютерной методике. Такие проблемы ранее могли вызвать неточности при отливке заготовок, их формовании и подгонке, несоблюдении технологии, как перегревы материала.

Если первоначально CAD/CAM реализовывалась в стоматологии за счет объемного моделирования несъемной конструкции, которая создавалась путем фрезерования с точностью до 10 мкм, то теперь наука сделала большой шаг вперед. Использовать при реализации методики приходилось дорогостоящие фрезы и блоки из твердосплавных материалов. Естественно, стоимость метода была очень высокой, но чуть оптимизировать ее удалось с внедрением методик объемной печати в обиход экспертного сообщества. В рамках стоматологии врачи получили возможность создавать формы с любой геометрией внешней и внутренней поверхности. При этом, метод на данный момент разделился на несколько отдельных направлений:

— печать воском;
— полимерами;
— металлическими сплавами;
— керамикой и гипсом.

Первое направление подразумевает термическое воздействие, которое расплавляет воск, форма проецируется каплями. По факту метод считается более совершенным, но требует использования литья, которое сохраняет свои недостатки. За счет высокой погрешности при создании отливки точность моделирования компонента практически теряет смысл.

Второе направление удобно тем, что позволяет создавать разборные модели целой челюсти на базе пластиката, несущие системы из беззольного сырья и качественные протезы, в том числе съемные. Метод разделяется на два подвида: термическая печать и светополимеризационная. Первый вариант хорош для беззольного сырья, термопластов, а второй – каркасов, коронок из беззольного сырья, полиуретана или акрилатов.

По своему принципу первые два метода схожи со струйным принтером, но материал наносится в трех плоскостях. Усадки при этом не наблюдается за счет нанесения состава микроскопическими каплями. За исключением простейших методик, которые не дают высокой точности, используют в стоматологии метод SHS (выборочное термическое спекание), который делится на струйный и стереолитографический метод ( MJM и SLA соответственно).

Стереолитографическая технология проводится в ванне с жидким композитом в который объект многократно погружается. Отвердение происходит поэтапно, слоями и занимает столько времени, сколько нужно для создания конкретного объекта. Технология хороша высокой точностью, разрешением, гладкостью готового образца. Однако, работать можно только с одним цветом, часть сырья не задействованная для протеза, в процессе приходит в негодность, что повышает затраты на выпуск. Аналогично растет цена за счет небольшого ресурса ванны и лазера.

Третье направление, то есть печать металлом, подразумевает оплавление подготовленного материала в небольшой точке, происходящее за счет луча. Методик несколько:

— прямое осаждение с аббревиатурой DMD;
— напыление с применением лазера LDT;
— наплавление при участии аналогичного оборудования LCT;
— свободноформенное производство LFMT;
— осаждение при помощи луча лазера LMD;
— сплавление с помощью лазера LMF;
— спекание выборочного формата с применением лазера SLS;
— прямое спекание DMLS;
— выборочное плавление SLM;
— фокусировка при помощи лазера LC;
— плавление по электронно-лучевой методике ЕВМ;
— спекание выборочное SHS.

Каждое из направлений отличается специфическими особенностями, положительными и отрицательными сторонами. Конечный выбор методики зависит от технической оснащенности и ситуации конкретного пациента.

Четвертое направление подразумевает использование гипса, либо керамики. По технологии выпуска методика имеет много общего с SLS , с тем отличием, что работа ведется не лазером, а в качестве катализатора выступает связующий компонент. В этой форме выступает специальный клей, вступающий во взаимодействие с частичками материала. Тем не менее, в стоматологической практике применение нашел только принцип работы с керамикой, а гипс уступил место композитам, которые его превосходят по множеству параметров. Керамика в свою очередь является перспективной для создания каркасов, мостов и коронок.

Важно помнить, что не в любой клинической ситуации эксперт сможет воспользоваться преимуществами объемной печати при создании изделий. В некоторых положениях лучший результат можно получить с применением классической технологии, что не так уж и плохо с учетом значительной экономии средств.

Описание систем CAD и CAM.

Для станков с ЧПУ имеются три метода программирования обработки, такие как ручное программирование, программирование на пульте УЧПУ и программирование с помощью CAD/CAM системы.

Ручное программирование это достаточно утомительная работа. Но, тем не менее, технологи-программисты должны хорошо понимать технику ручного программирования, несмотря на то, как они работают. В настоящее время еще существуют предприятия, где используют метод ручного программирования. На самом деле, если у предприятия есть несколько станков с ЧПУ, а производимые детали несложные, то знающий программист сможет работать и, не имея средств автоматизации своего труда.

Метод программирования на пульте УЧПУ стал особо популярным только в последние годы. Связано это с увеличением их возможностей, улучшением интерфейса, ну и конечно техническое развитие систем ЧПУ оказало свое влияние. В данном методе, применяя клавиатуру и дисплей, программы пишутся и устанавливаются на самой стойке ЧПУ. Нынешние системы ЧПУ на самом деле дают возможность эффективно работать. Диалоговый язык программирования, который имеется у некоторых систем ЧПУ, существенно облегчает процедуру разработки УП и делает работу с ЧПУ удобной для оператора.

Программирование при помощи CAD/CAM системы дает возможность продвинуть процедуру создания программ обработки на уровень выше. Технолог-программист, используя СAD/CAM систему, освобождается от трудоемких математических расчетов и приобретает набор инструментов, который существенно увеличивает скорость разработки УП.

Определение CAD и САМ

В настоящее время, чтобы достичь успеха на рынке, промышленному предприятию необходимо работать над снижением себестоимости, сокращением срока выпуска и повышением качества продукции. Развитие компьютерных и информационных технологий послужило причиной создания CAD/CAM/CAE систем, которые в свою очередь, стали эффективными средствами решения таких задач.

CAD системы (computer-aided design — компьютерная поддержка проектирования) — это программное обеспечение, автоматизирующие работу инженера-конструктора и позволяющее решать задачи проектирования изделий и оформления технической документации с помощью компьютера.

Под САМ системами (computer-aided manufacturing — компьютерная поддержка изготовления) понимают такие системы, которые автоматизируют расчеты траекторий движения инструмента для обработки на станках с ЧПУ, и обеспечивают выдачу УП при помощи компьютера.

САЕ системы (computer-aided engineering — компьютерная поддержка инженерных расчетов) разработаны для решения разнообразных инженерных задач таких как, расчет гидравлических систем и механизмов, анализ тепловых процессов, расчет конструктивной прочности.

Продвижение CAD/CAM/CAE систем длится уже много десятков лет. В течение этого времени произошло некоторое деление, а скорее ранжирование систем на уровни: верхний, средний и нижний. Системы нижнего уровня очень доступны для изучения, но обладают значительно ограниченными функциями. Системы среднего уровня являются золотой серединой. Они предоставляют пользователю все необходимые средства для решения большей части задач, и при этом такие системы просты в изучении и работе. Системы верхнего уровня имеют огромное количество функций и возможностей, но при этом с ними тяжело работать.

Алгоритм работы с CAD/CAM системой.

1 этап. В CAD системе разрабатывается 3D модель детали или ее электронный чертеж. На рисунке представлена трехмерная модель детали с карманом сложной формы.

2 этап. 3D модель детали или ее электронный чертеж импортируется в САМ систему. Технолог-программист определяет поверхности и геометрические элементы, необходимые для обработки, делает выбор стратегии обработки, режущего инструмента и задает режим резания. Система вычисляет траектории перемещений инструмента.
3 этап. В САМ системе проводится визуальная про¬верка возникших траекторий. Программист имеет возможность достаточно легко исправить ошибки, которые могут обнаружиться на этом этапе, просто заново вернувшись к предыдущему.

4 этап. Завершающим продуктом САМ системы предстает код УП. Такой код создается с помощью постпроцессора, который в свою очередь подгоняет УП под характеристики определенного станка и системы ЧПУ.

На нашем сайте вы можете выбрать подходящее программное обеспечение для автоматизации составления карт раскроя и подготовки управляющих программ для станков плазменной резки с ЧПУ.