Содержание
Введение  …………………………………………………………………….3

1. Основные  сведения  о  CAD/САМ  системах  ………………………..4

1.1CAD/CAM-системы в ТПП  ……………………………………….5                                                                                                         1.2  Примеры CAD/CAM-систем ……………………………………. 7

2. Перспективы  развития систем CAD/CAM …………………………… 12

Заключение  …………………………………………………………………14

Список  использованных  источников  ………………………………….16

Приложение  ………………………………………………………………17
Введение
Современное отечественное машиностроение должно развиваться  в направлении автоматизации производства с широким   использованием ЭВМ и роботов, внедрения гибких технологий,  позволяющих быстро и эффективно перестраивать технологические  процессы на изготовление новых изделий. Автоматизация  проектирования технологии и управления производственными  процессами — один из основных путей интенсификации  производства, повышения его эффективности и качества продукции.

Важное место занимают комплексные компьютеризированные  системы проектирования — изготовления изделий. Применение   электронных компьютерных сетей обеспечивают дистанционное  обучение при подготовке инженеров-машиностроителей.

Таким образом, данная  тема  представляет  интерес  в  связи  с  тем,  что тенденцией современного этапа автоматизации  проектирования является создание комплексных систем,   включающих конструирование, технологическое проектирование и  изготовление изделий. Спроектированный технологический процесс  должен оперативно реагировать на изменение производственных   ситуаций процесса изготовления изделий.

Цель контрольной работы – выявить  основные  особенности  и  перспективы  развития  современных САD/САМ  систем.
Задачи данной работы:

1. Раскрыть основные  сведения  о  CAD/САМ  системах

2. Рассмотретьпримеры CAD/CAM-систем

3. Выявить перспективы  развития систем CAD/CAM
При  выполнении  контрольной  работы    были использованы различные  источники: работы  российских  специалистов  по  теме  контрольной работы:                О. Н Михалева, Е.И. Яблочникова, А.А Мартыненко  и  др.,  использовались    интернет – источники  для    правильного и объективного отражения  рассматриваемой темы.
1. Основные  сведения  о  CAD/САМ  системах
Системы САD (Computer Aided Design) — проектирование с помощью ЭВМ; системы САМ (Computer Aided Manufacturing) — производство с централизованным управлением от ЭВМ; системы САD/САМ— автоматизированное проектирование и изготовление деталей с использованием ЭВМ; системы САЕ (Computer Aided Engineering) — комплексно выполняемое конструирование (включая вычерчивание деталей и узлов), технологическая подготовка производства и изготовление деталей с использованием ЭВМ. При этом системы САЕ включают качественное обеспечение конструктора необходимыми информационно-технологическими средствами и предполагают в качестве составных частей подсистемы САD и САМ.

Таким образом, автоматизированное проектирование—это проектирование под управлением системы автоматизированного проектирования— САПР. Но что же такое САПР?

Согласно представлениям, принятым у нас в стране, САПР — это организационно-техническая система, выполняющая автоматизированное проектирование,— комплекс средств автоматизации проектирования, взаимосвязанный с подразделениями проектной организации.. Необходимыми компонентами САПР являются методическое, лингвистическое, математическое, графическое, информационное, техническое, организационное обеспечение.

Методическое обеспечение представляет документацию на состав и правила эксплуатации САПР. Лингвистическое обеспечение отражает уровень тех языковых средств, с помощью которых производится преобразование информации в системе. Математическое обеспечение определяет те методы и алгоритмы проектирования, на которых, собственно, и возводится вся надстройка САПР. Машинная графика в САПР выполняет функции формализации образов проектируемых конструкций, интерпретации результатов проектирования, получения твердых копий чертежей и компоновок. Информационное обеспечение служит для своевременной передачи атрибутов информации о данном процессе проектирования с помощью гибкого манипулирования информацией на магнитных носителях. Техническое обеспечение — это комплекс технических средств САПР, от компоновки которых зависит ее назначение. Организационное обеспечение регламентирует взаимоотношения между проектировщиками и комплексом средств автоматизации проектирования.
Все перечисленные компоненты взаимодействуют в САПР по определенным принципам и являются той основой, на которой базируется автоматизированное проектирование.
1.1  CAD/CAM-системы в ТПП

Итак,  в дословном переводе термин CAD/CAM означает компьютерное проектирование и изготовление.

Под компьютерным проектированием в общем случае понимается разработка конструкторского проекта изделия на основе трехмерного геометрического моделирования деталей и сборочных единиц, с последующим автоматизированным формированием комплекта чертежно-конструкторской документации. Система, выполняющая компьютерное проектирование, называется СAD-системой.

Если CAD-система при проектировании решает только задачу автоматизации получения комплекта чертежно-конструкторской документации, то ее относят к классу 2D систем. CAD-система, в которой проектирование выполняется на основе трехмерных моделей, относится к классу 3D систем.    Далее мы будем говорить о 3D системах.

Под компьютерным изготовлением понимается автоматизированное формирование, на основе имеющейся геометрической модели изделия, управляющих программ для изготовления деталей изделия на оборудовании с ЧПУ. Система, решающая данную задачу, называется СAM-системой. Некоторые САМ-системы имеют ограниченные средства для моделирования, но обычно модели деталей, на основании которых строится процесс обработки, "принимаются" из CAD-системы через согласованные интерфейсы.

Построение пространственной геометрической модели проектируемого изделия является центральной задачей компьютерного проектирования. Именно эта модель используется в CAD/САМ-системе для дальнейшего решения задач формирования чертежно-конструкторской документации, проектирования средств технологического оснащения, разработки управляющих программ для станков с ЧПУ (рис. 1). Кроме того, эта модель передается в CAE-системы и используется там для проведения инженерных исследований. По компьютерной модели, с помощью методов и средств быстрого прототипирования может быть получен физический образец изделия.


Рис. 1. Роль компьютерной модели изделия
Важно также, что при 3D-проектировании резко уменьшается число ошибок в проекте. Это происходит по следующим причинам:
Конструктор может наглядно видеть результат своей работы уже в процессе проектирования. Виды чертежа формируются на основании модели автоматически и поэтому исключаются ситуации, когда информация в одном виде не соответствует другому. При проектировании сборочных единиц имеется возможность проверять собираемость и выявлять ошибки на уровне моделей.

Создаваемая конструктором геометрическая модель хранится в памяти компьютера как некоторое математическое описание и отображается на экране в виде пространственного объекта. Различают поверхностное (каркасно-поверхностное), твердотельное и гибридное моделирование.

Поверхностное моделирование. Сначала строится каркас - пространственная конструкция, состоящая из отрезков прямых, дуг окружностей и сплайнов. Каркас играет вспомогательную роль и служит основой для последующего построения поверхностей, которые '"натягиваются" на элементы каркаса.

 Твердотельное моделирование. Твердотельная модель представляет собой целостный объект, занимающий замкнутую часть пространства. Всегда можно точно сказать, находится ли точка внутри твердого тела, на его поверхности или вне тела. При изменении в модели любого элемента будут изменяться все другие элементы, которые связаны с ним. В результате изменится форма твердого тела, но сохранится его целостность.

Гибридное моделирование позволяет сочетать все удобства твердотельного моделирования с возможностью построения объектов сколь угодно сложной геометрической формы. При гибридном моделировании обеспечивается возможность одновременной работы с твердотельными объектами и с поверхностями. При этом можно "отрезать" поверхностью часть твердого тела, превращать замкнутый поверхностями объем в твердое тело и т. п.

В различных CAD/САМ-системах могут быть реализованы как некоторые из перечисленных типов моделирования, так и все из них. Созданные модели могут передаваться из одной CAD САМ-системы в другую через специальные интерфейсы - согласованные форматы данных для обмена информацией. В ряде случаев СAD/САМ-системы могут "понимать" внутренние форматы друг друга, используемые для представления моделей. В этом случае говорят о наличии прямых интерфейсов между системами.

 Одним из практических примеров использования интерфейсов является передача конструкторским бюро информации о спроектированном изделии (в электронном виде) на завод-изготовитель, в случае, когда конструкторское бюро и завод применяют в своей работе разные CAD/САМ-системы.
1.2  Примеры CAD/CAM-систем
Программные продукты CAD/CAM условно можно разделить на 3 группы: «легкие», «средние», «тяжелые». Пока существует «бумажная» конструкторская документация «легкие» CAD-системы необходимы предприятиям любого типа.

Сегодня в мире предлагается большое число различных CAD-, САМ- и CAD/CAM-систем, отличающихся по функциональной мощности, области применения, степени сложности освоения системы пользователем, стоимости. Примерами CAD/CAM-систем верхнего уровня являются:

•        Pro/Engineer,

•        Unigraphics,

•        CATIA,

•        EUCLID,

•        I-DEAS

Правильный выбор CAD/CAM-системы - надежное условие эффективного проектирования. Критерии выбора:

       - Распространенность

       - Цена

       - Широта охвата задач проектирования

       - Удобство работы системы и её «дружественность»

       - Наличие широкой библиотечной поддержки стандартных решений

       - Возможность и простота стыковки с другими CAD/CAM-системами

       - Возможность коллективной работы
Pro/ENGINEER - 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.

Pro/ENGINEER обеспечивает вычислительную мощь и масштабируемость, которые требуются изготовителям штучной продукции для разработки сложных проектов.

Программный продукт Pro/ENGINEER  поставляется в виде различных пакетов, способных удовлетворить потребности любого предприятия. Вне зависимости от того, что именно вам требуется: экономичная САПР с использованием 3D-технологий, в которой предусмотрены все основные возможности разработки проектов (Pro/ENGINEER Foundation XE), та же САПР в сочетании со средствами управления данными и дополнительными возможностями, такими как усовершенствованная сборка или проектирование.

ЖУРНАЛ!!!

CAD/CAM Cimatron- это уникальная философия интегрированных технологий, гарантирующая пользователям достижение практических результатов за счет полноты функциональных возможностей системы.

Мощные средства гибридного моделирования обеспечивают возможность как восходящей, так и нисходящей реализации проектов сложных изделий с полной параметризацией и ассоциативностью и применением высококачественной поверхностной геометрии.

Автоматическое формирование чертежно-графической документации в полном соответствии с ЕСКД и ЕСТД обеспечивает исключительную производительность и качество работы чертежника.

Разнообразные средства проектирования технологической оснастки и управляющих программ для различных типов обработки на станках с ЧПУ позволяют до минимума сократить сроки выпуска новых изделий.

CAD модуль Cimatron:

Система предлагает единую параметрическую гибридную среду для 2D/3D каркасного, поверхностного и твердотельного моделирования, включая выполнение булевых операций над объектами разной природы. Поддерживаются и соответствующие гибридные сборки. При работе со сборками доступны все команды моделирования деталей.

Мощные средства разработки и использования каталогов стандартных деталей и сборок включают поддержку так называемых "вырезающих объектов". При компоновке деталей и сборок эти объекты автоматически создают в смежных моделях соответствующие вырезы. Особенно удобно, что "вырезающие объекты" могут отличаться от базовых деталей и сборок не только размерами, но и топологией.

Cimatron E является процессно-ориентированной системой. Другими словами, система не только имеет специализированные модули и подсистемы, но и сам процесс разработки оснастки в ней разделен на этапы в соответствии со сложившейся мировой практикой:

- прием модели изделия от заказчика в форматах Cimatron E или других CAD-систем,

- создание моделей операционных заготовок (поковок, отливок),

разделение исходной модели на наборы формообразующей поверхностей оснастки,

- проектирование формообразующей оснастки,

- проектирование оснастки второго порядка (электроды и др.),

- выпуск чертежно-графической документации,

- разработка управляющих программ (УП) для оборудования с ЧПУ.

В  Приложении  представлен  макет  детали, выполненной  при  помощи компьютерной технологии Cimatron Ltd.

Значительных успехов достигли также отечественные разработки - системы Компас, T-Flex. Спрут и др.
Система трехмерного моделирования КОМПАС-3D

Система КОМПАС-3D предназначена для создания трехмерных параметрических моделей отдельных деталей и сборочных единиц, содержащих как типичные, так и нестандартные, уникальные, конструктивные элементы. Параметрическая технология позволяет быстро получать модели типовых изделий на основе однажды спроектированного прототипа. Многочисленные сервисные функции облегчают решение вспомогательных задач проектирования и обслуживания производства. Ключевой особенностью системы КОМПАС-3D является использование собственного математического ядра и параметрических технологий. Основная задача, решаемая системой - это моделирование изделий с целью существенного сокращения периода проектирования и скорейшего их запуска в производство. Эти цели достигаются благодаря возможностям:
- быстрого получения конструкторской и технологической документации, необходимой для выпуска изделий (сборочных чертежей, спецификаций, деталировок и т.д.),

- расчета геометрических и массо-центровочных характеристик изделий и последующей передачи геометрии изделий в расчетные пакеты,

- передачи геометрии в пакеты разработки управляющих программ для оборудования с ЧПУ,

- создания дополнительных изображений изделий (например, для составления каталогов, создания иллюстраций к технической документации и т. д.).

Моделирование изделий в КОМПАС-3D можно вести различными способами: "снизу вверх" (используя готовые компоненты), "сверху вниз" (проектируя компоненты в контексте конструкции), опираясь на компоновочный эскиз (например, кинематическую схему) либо смешанным способом. Такая идеология обеспечивает получение легко модифицируемых ассоциативных моделей. Средства импорта/экспорта моделей (КОМПАС-3D поддерживает форматы IGES, SAT, XT, STEP, VRML) обеспечивают обмен данными со смежниками и заказчиками, а также функционирование гетерогенного комплекса, содержащего различные CAD/CAM/CAE системы в рамках одного предприятия.

Система обладает мощным функционалом для работы над проектами, включающими несколько тысяч подсборок, деталей и стандартных изделий.
http://www.arbyte.ru/cadcam/solutions/comp3d.shtml

Таким  образом,  современные программные продукты CAD/САМ/САЕ-систем позволяют анализировать процессы   при  изготовлении  детали  при заполнения пресс формы, ее охлаждения, усадки и коробления отливок и т. д., дают ответы на вопросы, которые раньше можно было получить только после выполнения пробных циклов литья. Компьютерная модель изделия позволяет получить информацию о расположении линий спая, потенциально слабых местах конструкции и наличии воздушных ловушек, склонности к короблению и возникновению внутренних напряжений в отливке. Она помогает оптимизировать разработку технологического процесса и выбирать рациональные варианты конструкции изделия.
Отметим некоторые основные тенденции развития CAD/CAM  систем, которые в последние годы усилиями тысяч разработчиков превратились в мощные и надежные системы, автоматизирующие выполнение практически всех распространенных операций проектирования и технологической подготовки к производству. Для последних версий наиболее распространенных CAD/CAM систем характерен ряд общих моментов их эволюционного развития: – пользовательский интерфейс CAD систем всех уровней с каждой версией становится удобнее;

– CAD системы среднего класса все более тесно интегрируются с CAM и PDM системами и содержат некоторые элементы CAE систем, что позволяет конструкторам выполнять простейшие инженерные расчеты, не покидая единого пользовательского интерфейса;

– CAD системы содержат утилиты для обнаружения и исправления наиболее распространенных ошибок данных, возникающих при передаче моделей из одной системы в другую;

– CAD системы для твердотельного моделирования среднего класса теперь включают средства моделирования поверхностей сложной формы, что необходимо при работе с изделиями из листового металла;

– CAD модели становятся все более фотореалистичными.
2. Перспективы  развития систем CAD/CAM
Использование систем автоматизированного проектирования является необходимым шагом на пути технического прогресса. Использование CAD/CAM систем для решения конструкторских, технологических, и других задач хоть и требует материального (для покупки и установки программного пакета, например) и временного вложений (на освоение программы),но хорошо окупает себя, так как во много раз снижает временные затраты на проектирование и подготовку производства нового изделия, документирование и при решении многих других задач;  а также облегчает работу с библиотеками (банками данных) уже существующих приспособлений; спецификациями и т.д.

В целом CAD/CAM/CAE-системы являются для отечественных предприятий вполне знакомыми и привычными инструментами, активно используемыми в повседневной деятельности.

Основные концепции развития  CAD/CAM  систем в XXI веке:

- Разработка интеллектуальных систем, использующих базы знаний, позволяют оказывать инженеру существенную помощь в принятии решений.

- Разработка интегрированных систем позволит  реализовать совмещенное проектирование. Для его реализации необходимо использование единой концептуальной конструкторско-технологической модели данных.

- Разработка индивидуальных систем. Эта концепция направлена на минимизацию экономического показателя: отношения стоимости программно-технических средств к эффективности системы. Для достижения оптимума каждое рабочее место, имеющее определенное функциональное назначение, должно быть оснащено техническими средствами, обладающими производительностью, необходимой для этого назначения, а также необходимыми и достаточными программными средствами. Это означает, что персональные компьютеры должны иметь и персональные компьютерные средства.

В машиностроении грядет переход от проектирования к моделированию (например, уже появившаяся технология цифрового прототипа).

Традиционное высококлассное САПР-подразделение состоит из рабочих мест конструкторов и технологов, а также средств быстрого прототипирования, позволяющих оперативно материализовать модель разрабатываемого изделия. История прототипирующих машин насчитывает более 15 лет, существует несколько технологий, позволяющих без классической машинной обработки создавать материальные предметы (например, управляемые напыление-спекание или полимеризация, лазерное вырезание слоев с последующим их склеиванием или спеканием и т. д.). За последние годы техника прототипирования стала одновременно доступнее и совершеннее. Причем настолько совершеннее, что появилась возможность с ее помощью создавать не прототипы, а непосредственно изделия. Достоинств (и недостатков при современном уровне развития) у такого производства много. Но главные достоинства оправдывают все – сокращение фактически до нуля дистанции от машинной модели до материального предмета и фундаментальная возможность создания предметов с геометрией, недоступной любым известным способам машинной обработки.

Не следует думать, что речь идет о чем-то экспериментальном или экзотическом. «Цеха» digital manufacturing уже вовсю работают у самых требовательных к качеству производителей. Например, концерн BMW в цехах DDM изготовляет корпуса для ручных инструментов, используемых работниками на конвейерах. Так как люди проводят весь рабочий день с этими инструментами в руках, их вес является очень важным показателем. DDM позволяет изготовлять корпуса одновременно более прочные и на 75% менее тяжелые, чем классические способы обработки – и то и другое достигается за счет тщательно спроектированной и смоделированной геометрии и возможности ее воплощения «в металле». http://kulman.com.

В ближайшее время, на мой взгляд, будут очень востребованы системы автоматизированной подготовки технологических процессов - MPM (manufacturing process management). Сейчас такие системы - удел промышленных гигантов, но думаю, скоро начнется период их активного внедрения на средних предприятиях, тем более что целый ряд поставщиков готовит такие решения специально для этого сегмента.

Изготовители систем управления реализуют передовые концепции и инновационные технологии в виде новейшего программного и аппаратного обеспечения. При этом обеспечивается совместимость с предыдущими версиями, что позволит запустить на новейших системах ранее разработанное программное обеспечение. Производители предпочитают  развивать ранее созданные системы путем  расширения их функциональностей и (или) изменения ядра. Этим, собственно, объясняется тот факт, что в последнее время на рынке не появляются революционно новые технические решения, а системы управления планомерно эволюционируют.
Заключение
Итак,  использование компьютерных CAD/CAM технологий позволяет смоделировать сквозной процесс конструкторско-технологической подготовки производства.  Внедрение современных компьютерных технологий на российских промышленных предприятиях позволяет им выжить и преуспеть на рынке машиностроительной продукции в условиях жесткой конкуренции.

Без производства не будет продаж. С этим никто спорить не будет. «Японское чудо» основано на максимальной интенсификации – максимум роботов, станков с ЧПУ и автоматики при минимуме рабочих. Этот подход вывел Японию в число самых развитых стран за несколько десятков лет. С этим тоже никто не будет спорить.

Автоматизация проектирования дает возможность предприятиям быстро реагировать на изменение спроса, в короткие сроки выпускать новые виды продукции, быстро модернизировать выпускаемую продукцию, отслеживать жизненный цикл изделий, эффективно повышать качество изделий. Современные мировые тенденции развития диктуют свои условия.

Отраслевые машиностроительные технологии, как известно, направлены на создание материальных объектов, характеризуемых высокой наукоемкостью с длительным жизненным циклом. Поэтому чрезвычайно важным моментом является распространение функций машиностроительных технологий на проектирование (моделирование) и реализацию полного жизненного цикла (ЖЦ) изделия, включающего не только материальный (изготовление), но и идеальный этап (замысел, проект, план), а также последующие этапы (потребление и утилизация).

Автору   работы  представляется создание нового изделия как процесс моделирования его полного жизненного цикла и гармонизации этого цикла с моделью среды, окружающей изделие. Такой подход в большей степени соответствует современным представлениям о существе проектирования.

Новое, более расширенное понимание технологии отражает тот исторический факт, что отраслевые технологии, по сути дела, всегда являлись ключевыми технологиями, создающими окружающий нас предметный мир и главными генераторами прогресса общества.

Таким образом, процесс проектирования превращается в процесс «виртуального» моделирования окружающего нас мира, открывающего перед разработчиком непредсказуемые перспективы реализации его творческого потенциала.

Можно утверждать, что в будущем для автоматизированной разработки двигателей преимущественно будут использоваться тяжелые системы во взаимодействии со специализированными САПР, поскольку они значительно снижают трудоемкость проектирования и конструирования.

В  заключении   отметим,  что технология  автоматизации  в  будущем - это управляющее устройство, которое с успехом может заменить существующие механические, электромеханические и электронные системы управления предыдущих поколений, может регулировать работу отдельно взятого токарного станка, насоса, вентилятора и любого другого механизма, однако, используя несколько преобразователей, вы можете управлять целой технологической цепочкой, поточной линией или цехом.

Создаваемые в ближайшие годы системы автоматизированного проектирования должны быть достаточно функционально развиты и обеспечивать снижение стоимости и трудоемкости разработки ТП; повышать качество проектируемых процессов, а также согласованно функционировать как подсистема с другими подсистемами АСТПП; иметь инструментальные средства для адаптации к изменяющимся условиям производства, а так же иметь инструментальные средства для организации эффективного управления и контроля процесса проектирования ТП.  http://www.sapr.ru/
Список  использованных  источников
1. Гельмерих Р., Швиндт П. Введение в автоматизированное проектирование. М: Маш-е, 2005 г.

2. Михалев О. Н. Повышение степени автоматизации CAD/CAM-систем/ О. Н. Михалев, А. С. Янюшкин// Наука. Технологии. Инновации: Материалы всероссий-ской научной конференции молодых ученых в 7-ми ч. Ч. 3.– Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2007.– С. 25-29.


3. Мартыненко А.А., Шкаберин В.А. Применение  онтодологического  подхода  для  реализации  системы  интнллектуального  поиска в области CAD-, CAM-, CAE-технологий//Вестник Брянского  ТУ -2008-  №2 – С.  103-110

4. Схиртладзе А.Г., Ярушин С.Г.   Технологические процессы в машиностроении», ПГТУ Пермь 2006.

5. Яблочников Е.И.  Методологические основы построения АСТПП  Санкт-Петербург:  ИТМО, 2005.
6. Инф.  с сайтов:http://www.arbyte.ru

                              http://www.sapr.ru/

                    http://kulman.com.
Приложение