§ 31. Сістэмы аўтаматызаванага праектавання для стварэння 2D-чарцяжоў і 3D-мадэліравання

Паняцце пра аўтаматызаванае праектаванне

У цяперашні час пры стварэнні чарцяжоў і іншай канструктарскай дакументацыі ўжываюць сістэму аўтаматызаванага праектавання (САПР). Выкарыстанне камп’ютара дае канструктарам і тэхнолагам значныя перавагі ў стварэнні чарцяжоў, вызваляе іх ад аб’ёмных графічных аперацый, а таксама павялічвае прадукцыйнасць працы.
Дзякуючы САПР атрымліваецца аўтаматызаваць самую працаёмкую частку працы (у працэсе традыцыйнага праектавання на распрацоўку і афармленне чарцяжоў прыпадае каля 70 % ад агульных працазатрат канструктарскай працы, 15 % — на арганізацыю і вядзенне архіваў і 15 % — на праектаванне, якое ўключае ў сябе распрацоўку прадукту, разлікі, узгадненні і г. д.). Аб’ектам праектавання з’яўляюцца прамысловыя вырабы і працэсы, аб’екты і дакументацыя. У працэсе аўтаматызаванага праектавання ствараецца электронны эквівалент чарцяжа, а замест паперы і чарцёжных інструментаў выкарыстоўваецца экран камп’ютара, клавіятура і маніпулятар — мыш.

Асноўная функцыя САПР — выкананне аўтаматызаванага праектавання на ўсіх ці асобных стадыях праектавання аб’ектаў і іх складаных частак. САПР аб’ядноўвае тэхнічныя сродкі, розныя выгляды забеспячэння, параметры і характарыстыкі якіх выбіраюць, улічваючы асаблівасці задач інжынернага праектавання аб’ектаў.
САПР мае свае перавагі і недахопы.

У адрозненне ад неаўтаматызаваных сістэм аўтаматызаваныя забяспечваюць магчымасць вырабляць геаметрычныя пабудовы, выконваць стандартнае нанясенне памераў, трохмернае мадэліраванне, карыстацца бібліятэкай графічных і тэкставых аб’ектаў, працаваць з тэхнічнай дакументацыяй.

Класіфікацыя САПР. Паводле функцыянальнага прызначэння САПР падзяляюць у залежнасці ад рашаемых задач. Яны могуць значна адрознівацца структурай, інтэрфейсам, хуткадзейнасцю і г. д. (рыс. 107)

Разгледзім некаторыя найбольш распаўсюджаныя сістэмы аўтаматызаванага праектавання.

AutoCAD — праграмнае забеспячэнне аўтаматызаванага праектавання, створанае кампаніяй Autodesk, з дапамогай якога архітэктары, інжынеры і будаўнікі могуць выконваць чарцяжы, неабходныя ў разнастайных галінах тэхнічнага праектавання, ствараць дакладныя двухмерныя (2D) чарцяжы і трохмерныя (3D) мадэлі (рыс. 108).

Сістэма AutoCAD уключае сродкі праектавання, мадэліравання і візуалізацыі прасторавых канструкцый, доступу да знешніх баз даных, інтэлектуальныя сродкі нанясення памераў на чарцяжы і інш.

Даступныя, напрыклад, аўтаматызацыя выканання планаў паверхаў, сячэння дэталей, рысаванне трубаправодаў і электрычных ланцугоў з дапамогай бібліятэк дэталей, аўтаматычнае стварэнне анатацый, спецыфікацый (рыс. 109). Акрамя гэтага, магчыма праглядаць, ствараць і рэдагаваць чарцяжы AutoCAD як на камп’ютары, так і на мабільных прыладах.

Выкарыстоўваючы дадатковыя крыніцы інфармацыі, дакажыце, што AutoCAD з’яўляецца на сённяшні дзень самай распаўсюджанай сістэмай. Прывядзіце прыклады яе выкарыстання.

Компас-3D — сістэма трохмернага мадэліравання кампаніі АСКОН, распрацаваная спецыяльна для аперацыйнага асяроддзя MSWindows. Гэта сістэма стала стандартам для тысяч прадпрыемстваў дзякуючы спалучэнню прастаты засваення і лёгкасці працы з магутнымі функцыянальнымі магчымасцямі цвёрдацельнага і паверхневага мадэліравання.

Шырокія магчымасці сістэмы забяспечваюць праектаванне машынабудаўнічых дэталей і зборачных адзінак любой складанасці ў адпаведнасці з перадавымі методыкамі праектавання (рыс. 110).
У Компас-3D прысутнічае багаты інструментарый па праектаванні вырабаў з ліставога металу, які дазваляе ствараць самыя складаныя канструкцыі з ліста, з наступным аўтаматычным атрыманнем разгорткі на спраектаваныя дэталі.
Праектуючы ў Компас-3D, можна атрымаць электронную мадэль, якая будзе змяшчаць у сабе даныя, неабходныя для яе вырабу і наступнага змянення. Пры гэтым дакументацыю на пабудаваны выраб можна атрымаць аўтаматычна. Спецыфікацыя фарміруецца па 3D-мадэлі зборачнай адзінкі, а стварэнне чарцяжоў складаецца ў размяшчэнні на фармаце чарцяжа асацыятыўных выглядаў з 3D-мадэлі.
Сістэма мае просты і зразумелы інтэрфейс, дзякуючы якому можна хутка засвоіць функцыянал праграмы і прыступіць да працы.

Выкарыстоўваючы дадатковыя крыніцы інфармацыі, знайдзіце па-цверджанне таму, што праграма Компас-3D можа быць засвоена не толькі спецыялістамі-інжынерамі, але і школьнікамі.

ArchiCAD — праграмны пакет, створаны фірмай Graphisoft, заснаваны на тэхналогіі інфармацыйнага мадэліравання (Building Information Modeling — BIM).
Прызначаны для праектавання архітэктурна-будаўнічых канструкцый, а таксама элементаў ландшафту, мэблі і да т. п.
Сістэма ArchiCAD на пачатковых этапах работы з праектам фактычна «ўзводзіць» будынак, выкарыстоўваючы пры гэтым інструменты, якія маюць свае поўныя аналагі ў рэальнасці: сцены, перакрыцці, вокны, лесвіцы, разнастайныя аб’екты і г. д. Пасля завяршэння работ над «віртуальным будынкам» праекціроўшчык атрымлівае магчымасць здабываць разнастайную інфармацыю пра спраектаваны аб’ект: планы паверхаў, фасады, разрэзы, эксплікацыі, спецыфікацыі, прэзентацыйныя матэрыялы і інш. Праграма дазваляе ўбачыць плануемы аб’ект у рэальнасці (рыс. 111).

.

На ваш погляд, для чаго неабходна для кожнага напрамку вытворчасці (машынабудавання, будаўніцтва і г. д.) распрацоўваць пэўныя праграмныя пакеты САПР?

SolidWorks — праграмны комплекс САПР распрацаваны кампаніяй  SolidWorks Corporation для аўтаматызацыі работ прамысловага прадпрыемства на этапах канструктарскай і тэхналагічнай падрыхтоўкі вытворчасцi

У SolidWorks выкарыстоўваецца
прынцып трохмернага цвёрдацельнага і паверхневага параметрычнага праектавання, што дазваляе ствараць аб’ёмныя дэталі і кампанаваць зборку ў выглядзе трохмерных электронных мадэлей, па якіх ствараюцца двухмерныя чарцяжы і спецыфікацыі ў адпаведнасці з патрабаваннямі АСКД (рыс. 112)

Працэс пабудовы 3D-мадэлі засноўваецца на стварэнні аб’ёмных геаметрычных элементаў і выкананні розных аперацый паміж імі. Падобна канструктару LEGO мадэль збіраецца са стандартных элементаў (блокаў) і можа быць адрэдагавана шляхам дабаўлення (выдалення) гэтых элементаў ці змянення характэрных параметраў блокаў. 3D-мадэль нясе ў сабе найбольш поўнае апісанне фізічных уласцівасцей аб’екта (аб’ём, маса, моманты інэрцыі) і дае праекціроўшчыку магчымасць работы ў віртуальнай 3D-прасторы, што дазваляе на самым высокім узроўні наблізіць камп’ютарную мадэль да аблічча будучага вырабу, выключаючы этап макетавання.

Выкарыстоўваючы дадатковыя крыніцы інфармацыі, вызначыце перавагі дадзенага праграмнага прадукту ў параўнанні з Компас-3D і AutoCAD.

Сучасныя САПР даюць магчымасць змяніць падыход стварэння чарцяжа на аснове трохмернага мадэліравання. 3D-тэхналогіі даюць іншы падыход да стварэння чарцяжа і накіраваны на стварэнне рэалістычнай, нагляднай, візуальнай мадэлі, не звяртаючыся да пабудовы чарцяжа. Чарцяжы атрымліваюць на аснове 3D-мадэлі ў аўтаматычным рэжыме (рыс. 113).
Актыўнае ўкараненне САПР не памяншае значнасць тэарэтычных асноў пабудовы чарцяжа, а, наадварот, патрабуе ад спецыяліста глыбейшых ведаў метадаў работы з рысункамі, уласцівасцей графічных аб’ектаў, навыкаў пераўтварэння і кампаноўкі геаметрычных фігур.

Замацуем веды

1. Пералічыце вядомыя САПР, апішыце іх прызначэнне.
2. Якія асноўныя рысы сучасных САПР?
3. Пералічыце функцыянальныя магчымасці САПР «Компас-ЗD».
4. Як вы лічыце, якімі ведамі павінны валодаць будучыя архітэктары, канструктары, будаўнікі?
5. Падрыхтуйце паведамленне пра тое, якія яшчэ існуюць прадукты САПР.

Пытаннi i заданнi павышанай складанасцi

У якіх галінах прамысловасці магчыма ўкараненне САПР? Якія перспектывы развіцця сістэм аўтаматызаванага праектавання?

Графічная работа № 7. Контур дэталі

Выканайце чарцёж контуру дэталі ў адпаведнасці з паказанай паслядоўнасцю работы ў праграме AutoCAD. Нанясіце памеры.

Парадак выкнання работы (прыклад выканання ў  праграме AutoCAD)

Стварыце дакумент на аснове шаблону фармату А4 камандай «Создать» стандартнай панэлі інструментаў.

1. Захавайце работу пад назвай «Чарцёж» у папку сваёй групы.

2. Праверце настройкі праграмы AutoCAD:

• уключыце на радку стану рэжымы «Полярное отслеживание», «Объектная привязка», «Объектное отслеживание»;
• уключыце аўтаматычныя настройкі рэжыму «Объектная привязка»: Конточка, Узел, Пересечение, Нормаль, Касательная;
• адлюструйце панэлі інструментаў: Стандартная, Слои, Свойства, Рисование, Редактирование.
• для выканання задання неабходна змяніць стыль пункта. З выпадаючага меню «Формат» выберыце «Отображение точек», дзе вызначыце новую форму пункта.

3.Аналіз геаметрычных пабудоў, неабходных для пабудовы чарцяжа.

Адлюстраванне паслядоўнасці выканання	Парадак пабудовы
	1. Пабудовы з’яюляюцца ў слоі «Осевой», выбраць які можна ў раскрывальным спісе панэлі інструментаў «Слои»: 1.1 Камандай  «Отрезок» пабудуйце вертыкальную лінію (рыс. а):   Каманда: _line Першы пункт:   Заўвага: курсорам пакажыце адвольна пункт у верхняй частцы    фармату.   Наступны пункт або [отменить]:    Заўвага: выканайце пабудовы хуткім уводам каардынат. Для        гэтага курсорам пакажыце напрамак, а з клавіятуры ўвядзіце        значэнне. Напрыклад, для пабудовы вертвкальнай восі               перамясціце курсор уніз і увядзіце з клавіятуры даўжыню   вертыкальнай восі, напрыклад 150. 1.2 Камандай  «Отрезок» пабудуйце гарызантальную лінію (рыс. б) Заўвага: даўжыню гарызантальнай восі вазьміце 50. 1.3 Для выканання гарызантальнай лініі, якой не хапае, адносна пабудаванай раней выкарыстайце каманду  «Смещение» (рис. в):    Каманда: _offset    Пакажыце адлегласць зрушвання або [Через/Удалить/Слой]     <Через>: 81.    Заўвага: увядзіце з клавіятуры адлегласць.   Выберыце аб’ект для зрушвання або [Выход/Отменить] <Выход>:   Заўвага: курсорам пакажыце гарызантальную лінію.   Пакажыце лінію, якая вызначае бок зрушвання, або [Выход/       Несколько/Отменить] <Выход>:   Заўвага: курсорам пакажыце пункт, ніжэшы за аб’ект зрушвання.   1.4. Рэдагаванне пабудоў «ручкамі». Пасля вылучэння на аб’екце     з’явяцца сінія квадрацікі — «ручкі». Устанавіце курсор на крайняй     «ручцы» і пстрыкніце мышшу, «ручка» зменіць колер, стане чырвонай, актыўнай.   Перамясціце курсор на неабходную адлегласць.
	2. Выкананне контуру, які вызначае характар дэталі. Пабудовы выконваюцца ў слоі «Основной» аналагічна выкананню восевых ліній. 2.1 Камандай  «Круг» 2. пабудуйце акружнасці: Каманда: circle Цэнтр круга або [3Т/2Т/ККР (кас кас радиус)]: Заўвага: курсорам пакажыце пункт на перасячэнні восевых ліній Радыус круга або [Диаметр] <>: Заўвага: увядзіце з клавіятуры значэнне радыуса.   2.2 Камандай  «Отрезок»  выканайце пабудовы контуру,   выкарыстоўваючы хуткі ўвод кардынат.   Заўвага: для пабудовы аб’ектаў на зададзенай адлегласці.
	3. Раўнамернае размяшчэнне элементаў па акружнасці. Пабудовы     выконваюцца ў слоі «Рабочий»:    3.1. Выберыце з выпадаючага меню каманду «Рисование» →     «Точка» → «Поделить»;   Каманда: _divide   Выберыце аб’ект для дзялення:   Заўвага: пакажыце акружнасць, на якой змяшчаюцца элементы, што паўтараюцца.   Колькасць сегментаў або [Блок]: 3   Заўвага: увядзіце з клавіятуры колькасць  элементаў, якія паўтараюцца.    3.2 Камандай  «Круг» пабудуйце акружнасць, якая     паўтараецца; 3.3 Выканайце копіі камандай  «Копировать»; Каманда: _copy   Выберыце аб’екты:    Заўвага: пакажыце акружнасць, якая паўтараецца.   Базавы пункт або [Перемещение/реЖим] <Перемещение>:   Заўвага: пакажыце цэнтр акружнасці.   Другі пункт або [Массив] <использовать для перемещения первую точку>:   Заўвага:  пакажыце пункты, якімя падзялілі акружнасць на роўныя часткі).   *Дадзены этап работы можна выканаць камандай «Массив».
	4. Пабудова спалучэння:   4.1. Спалучэнне прамых выконваецца аўтаматычна камандай  «Сопряжение»:   Команда: _fillet   Выберыце першы аб’ект або [отменить/полилиния/радиус/обрезка/      Несколько]: Д.   Заўвага: выберыце ключ «радыус» з кантэкставага меню,       выкліканага правай клавішай мышы, або гарачай клавішай «Д»   з клавіятуры.   Радыус спалучэння <0>:    Заўвага: ўвядзіце з клавіятуры значэнне, напрыклад 12.   Выберыце першы аб’ект або [оТменить/полИлиния/раДиус/оБрезка/    Несколько]:   Заўвага: пакажыце курсорам першую прамую, якая   спалучаецца.   Выберыце другі аб’ект або націсніце клавішу Shift пры выбары, каб    стварыць вугал, або [Радиус]:   Заўвага: пакажыце курсорам другую прамую, якая спалучаецца. 4.2 Спалучэнне прамой з акружнасцю выконваецца таксама аўтаматычна камандай  «Сопряжение». 4.3 Знешняе спалучэнне акружнасцей таксама выконваецца аўтаматычна камандой  «Сопряжение». Пабудова ўнутранага спалучэння акружнасцей выконваецца: 4.4 Пабудовай акружнасці камандай  «Круг» па 2 пунктах дотыку, радыусе.   Каманда: circle Цэнтр круга або [3Т/2Т/ККР (кас кас радиус)]:   Заўвага: выберыце ключ «ККР(кас кас радиус)» з кантэкставага    меню, выкліканага правай клавішай мышы.   Пакажыце на аб’екце пункт, які задае першую датычную:   Заўвага: пакажыце датычную на першай акружнасці:   Пакажыце на аб'екте пункт, які задае другую датычную:   Заўвага: пакажыце датычную на другой акружнасці:   Радыус круга <>:    Заўвага: увядзіце з клавіятуры значэнне радыуса, напрыклад     117.    4.5 Абрэзка часткі акружнасці камандай  «Обрезать».   Каманда: trim   Выберыце рэжучыя канты ...   Выберыце аб’екты або <выбрать все>:    Заўвага: Выберыце акружнасці, якія спалучаюцца:   Выберыце аб’екты:   Выберыце аб’ект, які абразаецца (+Shift — падаўжаецца) або     [Линия/Секрамка/Проекция/Кромка/удалить/Отменить]:   Заўвага: Выберыце частку акружнасці, якую трэба выдаліць.
	5. Нанясенне памераў: 5.1. Нанясіце лінейныя памеры. З выпадаючага меню «Размеры» выберыце каманду  «Линейный»:   Каманда: _dimlinear   Пачатак першай вынасной лініі або:   Заўвага: Курсорам пакажыце месца першай вынасной лініі.   Пачатак другой вынасной лініі:   Заўвага: Курсорам пакажыце месца другой вынасной лініі.   Становішча размернай лініі або   [Мтекст/Текст/Угол/Горизонтальный/Вертикальный/Повернутый]:   Заўвага: Курсорам пакажыце месца размернага тэксту. 5.2. Нанясіце памеры на акружнасцях. З выпадаючага меню «Размеры» выберыце каманду  «Диаметр»:   Каманда: _dimdiameter   Выберыце дугу або круг:   Становішча размернай лініі або [Мтекст/Текст/Угол]:   Заўвага: Разгледзім нанясенне памеру 3 адт. ∅10.   Для ўнясення тэксту пры нанясенні памеру ў другім запыце     неабходна выбраць ключ Мтекст. Адкрыецца ўбудаваны рэдактар: Кнопка  дае  магчымасць уставіць сімвал у тэкст. Пасля завяршэння набору націсніце . 5.3. Нанясіце памеры на дугах. З выпадаючага меню «Размеры» выберыце каманду  «Радиус».   Каманда: _dimradius   Выберыце дугу або круг:   Размерны тэкст = 12   Становішча размернай лініі або [Мтекст/Текст/Угол]:

* Мадэліраванне на аснове чарцяжа контуру дэталі.

Далей кампаноўка і афармленне чарцяжа выконваецца ў прасторы Ліста. Ствараюцца відавыя вокны, праз якія аб’ект і яго фрагменты адлюстроўваюцца з рознымі параметрамі. 

6. Арганізацыя рабочай прасторы ў прасторы «Модель».

6.1. Адлюстраванне відавых экранаў у рэжыме «Модель». З выпадаючага меню «Вид» выберыце «Видовые экраны» → «2ВЭкрана»:

Каманда: _vports

Задайце параметр [Сохранить/Восстановить/Удалить/соЕдинить/Один/?/2/3/4/Переключить/Режим] <>: 

Заўвага: увядзіце з клавіятуры колькасць відавых вокнаў, напрыклад 2.

Размяшчэнне ў канфігурацыі [Горизонтально/Вертикально] <Вертикально>: В.

Заўвага: выберыце ключ «Вертикально» з кантэкставага меню, выкліканага правай клавішай мышы або гарачай клавішай «В» з клавіятуры.

Экран падзеліцца на дзве часткі па вертыкалі.

6.2. Для адлюстравання трохвымернай прасторы ўстанавіце курсор у экране справа. З выпадаючага меню «Вид» выберыце «3D виды»→«ЮЗ изометрия».

6.3. Для таніравання мадэлі ўстанавіце курсор у экране справа. З выпадаючага меню «Вид» выберыце «Визуальные стили»→«Оттенки серого».

8. Кампаноўка чарцяжа ў рабочай прасторы «Лист»:

8.1. Пакажыце ў ніжняй частцы рабочай зоны закладку «Лист»

8.2. Выдаліце відавое акно па змоўчанні;

8.3. Стварыце з выпадаючага меню «Вид» выберыце «Видовые экраны»→ «2ВЭкрана»:

Каманда: _vports

Задайце параметр [Сохранить/Восстановить/Удалить/соЕдинить/Один/?/2/3/4/Переключить/Режим] <>: 

Заўвага: увядзіце з клавіятуры колькасць відавых вокнаў, напрыклад 2.

Размяшчэнне ў канфігурацыі [Горизонтально/Вертикально] <Вертикально>: В.

Заўвага: выберыце ключ «Вертикально» з кантэкставага меню, выкліканага правай клавішей мышы або гарачай клавішай «В» з клавіятуры.

Экран падзеліцца на дзве часткі па вертыкалі.

8.4. Для адлюстраваня трёхвымернай прасторы устанавіце курсор у экране справа. З выпадаючага меню «Вид» выберыце «3D виды»→«ЮЗ изометрия».

8.5. Для таніравання мадэлі ўстанавіце курсор у экране справа. З выпадаючага меню «Вид» выберыце «Визуальные стили»→«Оттенки серого».

Прыклад выканання графічнай работы.