Почему каждый инженер должен использовать САПР?

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

Системы САПР используются вместе с различными видами оборудования, такими как оптоволоконные станки для обработки металла, листогибочные прессы с ЧПУ, лазерно-гравировальные машины с ЧПУ, токарные станки с ЧПУ и т.д. С помощью САПР создают виртуальные модели деталей, чертежи и программы, которые затем используются для программирования работы оборудования. Это позволяет обеспечивать высокую точность и эффективность производственных процессов.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Результат? Намного меньше ошибок в конечном продукте.

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

Быстрое получение размеров

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Программное обеспечение для обработки с ЧПУ необходимо для перевода ваших чертежей и моделей САПР в код. Это означает, что компьютеры читают код и соответственно запускают производственное оборудование. Конечно, можно создать код самостоятельно. Но зачем рисковать ошибаться? Автоматизировать эту часть легко с помощью программного обеспечения CAM. CAM - это аббревиатура от Computer-aided manufacturing и представляет собой программное обеспечение, автоматизирующие работу инженера-конструктора и позволяющее решать задачи проектирования изделий и оформления технической документации с помощью компьютера.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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