Понимание САПР:ключевые преимущества и приложения для быстрого прототипирования

CAD — это термин, обозначающий компьютерное проектирование. Это процесс использования компьютерного программного обеспечения для создания трехмерных моделей предлагаемой продукции. Этот тип программного обеспечения используется во многих отраслях для создания чертежей и моделей. С его помощью можно создавать как двухмерные чертежи, так и трехмерные модели с точными измерениями.

Если вы читаете эту статью, вероятно, вы хотите узнать о преимуществах САПР перед ручным рисованием и/или о ее важности для быстрого прототипирования и компьютерного производства. Важно осознавать решающую роль САПР в проектировании и то, как она упрощает рабочий процесс разработки продукта, особенно в эпоху, когда удаленная работа становится новой нормой.

Что такое компьютерное проектирование (САПР)?

Программное обеспечение для автоматизированного проектирования зародилось в 1963 году, когда Иван Сазерленд разработал Sketchpad, а доктор Патрик Дж. Ханратти представил систему автоматического черчения и обработки (ADAM) в 1971 году.

С тех пор программное обеспечение для автоматизированного проектирования и проектирования прошло долгий путь и стало более совершенным по мере совершенствования компьютерной системы за счет внедрения автоматизированного набора функций и инструментов проектирования, делающих рабочий процесс проектирования простым и приятным. До разработки САПР дизайнеры использовали карандаши, линейки, циркули, доски для рисования, угольники и т. д. для создания 2D-чертежей.

CAD — это аббревиатура, обозначающая компьютерное проектирование, которое представляет собой использование компьютерного программного обеспечения для 2D- и 3D-моделирования изделий и конструкций в области машиностроения, архитектуры и проектирования промышленных изделий. Это больше, чем замена рисованию на бумаге и карандашом, поскольку оно открывает совершенно новый уровень возможностей для инженеров, дизайнеров, техников и архитекторов.

Какие преимущества у САПР по сравнению с черчением вручную?

САПР предоставляет ряд преимуществ перед чертежами, выполняемыми вручную, что делает его важным инструментом на современном рынке дизайна. Эти преимущества помогают современному инженеру или дизайнеру продукции во многих отношениях.

1. Производительность

Программы САПР постоянно развиваются, добавляя различные инструменты и функции, которые повышают производительность процесса проектирования. Эти инструменты помогают сократить время разработки продукта, что, в свою очередь, снижает производственные затраты и снижает количество ошибок, оставляя меньше места для ошибок, что также повышает качество продукта.

При ручном рисовании, если требуются изменения, эскизы следует выбросить и начать полностью с нуля. Цифровые чертежи можно легко редактировать с помощью программы проектирования САПР, и можно создать бесконечное количество модифицированных вариантов без необходимости перерисовывать их с самого начала. Различные части одной модели могут быть нарисованы отдельно разными дизайнерами и собраны в САПР.

И почти все CAD-системы имеют набор стандартных компонентов (например, крепежные детали, такие как болты, винты, гайки и т. д.), из которых проектировщики могут выбрать подходящий размер и собрать его. 2D-чертежи, виды в разрезе, подробные чертежи и вспомогательные виды могут быть созданы из 3D-моделей в соответствии с предпочтительным стандартным соглашением.

2. Точность

Ручное черчение не позволяет создавать точные технические чертежи по сравнению с CAD-чертежами. Программы САПР имеют функции и инструменты, разработанные в соответствии с соглашениями и стандартами проектирования и черчения, что помогает дизайнерам снизить процент ошибок. А сложные элементы проектирования, которые будут чрезвычайно сложны при рисовании вручную, можно значительно упростить в САПР.

3. Разборчивость

Чертежи, выполненные вручную, иногда могут быть неясными, чего не происходит в чертежах САПР. Даже если модель очень сложна, имеет множество деталей и функций, программам САПР приходится скрывать и показывать инструменты, чтобы исключить временно неважные детали и сосредоточиться на конкретных деталях остальных, что не совсем возможно при рисовании на бумаге и карандаше.

Кроме того, доступность 3D-изометрии и сечения в проектах САПР повышает наглядность и понимание, поскольку они делают возможным соответственно токарную обработку и нарезку, что опять же является очень трудоемкой работой при ручном проектировании.

4. Презентация

Легко влиять на своих клиентов и коллег по работе, представляя свой дизайн с помощью виртуальных моделей, без необходимости изготовления прототипа, поскольку вы можете имитировать движения, показывать внутренние части в разрезе и показывать их с разных сторон. Вы даже можете легко объяснить функцию и эстетику своего дизайна непрофессионалу без инженерного образования с помощью визуализированной 3D-модели, в которой разные части имеют разные цвета.

5. Последующие операции

 Помимо создания чертежей, программное обеспечение САПР позволяет выполнять инженерные расчеты и анализ с помощью математических уравнений. Например, дизайнер продукта может рассчитать геометрические свойства (площадь, объем, центр тяжести и т. д.) и массовые свойства (масса, плотность) модели, как правило, одним щелчком мыши в программах САПР.

Кроме того, многие программы САПР поддерживают исследование и моделирование движения, параметрическое моделирование, структурный, термический, жидкостный и т. д. анализ методом конечных элементов, который помогает проектировщикам анализировать и улучшать прочность, функциональность и другие свойства своих моделей перед производством.

Обмен и совместная работа

Еще одно огромное преимущество рисования в САПР перед рисованием вручную заключается в том, что один дизайнер может создать модель и отправить ее другому, даже если они находятся на противоположном конце света. Получатель может просматривать историю модели, точно видеть, как она спроектирована, и редактировать ее.  Это слишком сложно при рисовании вручную.

Большинство САПР постоянно упрощают совместную работу при удаленной работе, внедряя облачные инструменты совместного использования и автоматического управления данными, которые позволяют инженерам одновременно редактировать один и тот же проект в режиме реального времени из любого места и на любом устройстве.

6. Документация

После моделирования линейные и угловые размеры и размеры деталей, сборок и узлов, а также спецификации материалов записываются в цифровом виде и сохраняются для дальнейшего использования. В случае традиционного рисования вручную бумагу для рисования следует хранить на полке, поскольку она подвержена повреждениям и порче.

Промышленное применение САПР

В настоящее время коммерческие пакеты программного обеспечения САПР являются обязательным инструментом проектирования на заводах, в конструкторских бюро и научных учреждениях, поскольку они экономят время, а также обеспечивают хорошее сотрудничество и плавную интеграцию с другими автоматизированными производственными системами, такими как CAM.

Множество отраслей; включая фабрики, архитектурные бюро, конструкторские бюро и т. д., используют САПР, поскольку это оптимизирует рабочий процесс проектирования и доставки конечного продукта. САПР расширяет сотрудничество внутри компании и между отраслями, а также позволяет проводить параллельные инженерные работы.

CAD и CAM (компьютерное производство)

Помимо создания моделей, которые мы себе представляли, CAD используется в тандеме с цифровым производством в процессе, называемом CAD/CAM. В сочетании с CAM CAD помогает на всех этапах производства продукта, включая планирование процессов и производства, составление графиков, управление производством и контроль качества.

В CAD/CAM процессы проектирования и производства объединены, поскольку электронный выходной файл программного обеспечения CAD используется в процессах производства деталей. Это позволяет вносить изменения на любом этапе рабочего процесса и сокращает время на пути от сырья до готовой продукции.

Программное обеспечение САПР позволяет выполнять структурное, термическое, вибрационное, стационарное и переходное моделирование движения для исследования и диагностики проблем. Это помогает вносить небольшие изменения, повторяя параметры конструкции и наблюдая улучшения.

САПР в быстром прототипировании и производстве

При быстром прототипировании дизайнеры могут воплотить свое воображение и инновационные идеи в физическую жизнь с первого раза, без необходимости выполнять несколько итераций. Это дает невероятную возможность поделиться своими идеями с коллегами, клиентами или даже конечными пользователями визуально и на основе практического опыта, а также получить обратную связь и подтверждение концепции дизайна.

Быстрое прототипирование сводит к минимуму время и отходы и способствует творческому процессу проектирования, особенно для компаний, предлагающих нестандартные и сложные продукты. Почти все методы быстрого прототипирования основаны на компьютерном проектировании для создания прототипов, и, следовательно, мы можем сказать, что САПР — это сердце быстрого прототипирования. Итак, давайте кратко рассмотрим, как САПР автоматизирует методы механической обработки и быстрого прототипирования в аддитивном производстве.

1. САПР с ЧПУ

Прототипирование с ЧПУ, включающее прецизионное многоосное фрезерование, токарную обработку, электроэрозионную обработку, электроэрозионную обработку и шлифование, представляет собой субтрактивный процесс, при котором прототип изготавливается путем удаления большей части материала. Широкий спектр конструкционных материалов, которым трудно придать форму другими методами прототипирования, можно изготовить с помощью станков с ЧПУ. Большинство станков с ЧПУ работают с G-кодами, которые определяют направление режущего инструмента, скорость резания, скорость подачи и глубину резания. А G-коды можно получить из файлов САПР в формате DXF.

2. САПР с 3D-печатью

Программное обеспечение САПР предоставляет пользователям инструменты, необходимые для создания 3D-модели с нуля. Затем эту модель можно обработать, нарезать на кусочки и отправить на 3D-принтер для печати. Создание 3D-модели – это первый шаг к созданию физической, реальной копии объекта или концепции.

С помощью программного обеспечения САПР вы можете экспортировать свою модель в формат файла, совместимый с программным обеспечением для нарезки. Это программное обеспечение для нарезки преобразует модель в инструкции G-кода, которые можно интерпретировать 3D-принтером. Получив эти инструкции, принтер сможет создать физическую копию исходной цифровой модели.

3. САПР с вакуумным литьем

Вакуумное литье использует силиконовые формы для изготовления высококачественных пластиковых и резиновых деталей под вакуумом. Мастер-шаблон, используемый для изготовления пресс-форм, создан с использованием 3D-модели CAD и изготовлен с использованием одной техники прототипирования.

Заключение

Использование САПР для быстрого прототипирования также имеет ряд преимуществ. Программное обеспечение САПР постоянно развивается и становится более удобным для пользователя, что упрощает создание сложных моделей даже для людей с небольшим опытом. Кроме того, прототипы, созданные в САПР, можно легко модифицировать и тестировать, что позволяет повысить эффективность процесса проектирования.

У вас уже есть файл САПР, и вы беспокоитесь о том, как воплотить свои идеи в жизнь? WayKen всегда готов помочь вам.

Мы являемся ведущим производителем быстрого прототипирования с выдающейся репутацией в производстве высококачественных прототипов и обработанных деталей. Благодаря нашему многолетнему опыту и подходам к обработке, мы можем обрабатывать различные процессы, включая услуги механической обработки с ЧПУ, 3D-печать, литье под давлением и т. д. Итак, загрузите свой файл САПР сегодня, и мы возьмем ваши чертежи САПР и воплотим их в жизнь наилучшим возможным способом.

Часто задаваемые вопросы

Какое программное обеспечение используется для САПР?

Популярное программное обеспечение САПР:AutoCAD, CATIA, Fusion 360, Inventor, SolidWorks, Onshape и Solid Edges.

Каковы преимущества 3D-чертежа перед 2D-чертежом?

 3D-модель имеет лучшую визуализацию для человека, не обладающего знаниями в области инженерного черчения. Когда дизайнер смотрит на него, он приносит больше удовлетворения, чем 2D. Конечно, мы можем создавать 2D-изображения из 3D-моделей.

Каковы ограничения CAD?

Иногда дизайнер может иметь в виду необычное воображение, которое можно смоделировать в САПР, но его физическая реализация обходится дорого. Пользователю САПР необходимо пройти обучение для использования каждой коммерческой программы САПР.