Основы проектирования химических производств

ПРИМЕНЕНИЕ ЭВМ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Для промышленного производства системы автоматизированного проектирования приобретают все ббльшее значение.

Применение ЭВМ оказывает воздействие на конструирование, технологию и неизбежно приводит к структурным изменениям

7-4240 и расширению поля деятельности конструкторов и технологов I! ЛИ‘. сферах деятельности.

САПР — это системы, предназначенные для переработки различ­ной буквенно-цифровой информации, необходимой в процессе конст­руирования и разработки технологии изготовления изделия. С помощью САПР возможно выполнение расчетов при проектировании, оформ­ление и выпуск чертежей, геометрическое моделирование и моделиро­вание функциональных и динамических характеристик, решение проб­лем, связанных с составлением спецификаций, технологических карт.

А также изготовление программоносителей для станков с ЧПУ и сопро­водительной документации к управляющим программам (рис. 3.1).

При современном развитии техники оптимальное решение всех перечисленных выше задач с помощью одной САПР невозможно. САПР специализируется по отраслям, например, существуют различ­ные системы в станко-, самолето-, автомобиле-, приборостроении, электронике, строительстве и др.

Разнообразные задачи проектирования, решаемые в системе САП!^ можно объединить в четыре группы функций, которые соот­ветствуют четырем заключительным фазам процесса проектирования по системе Шигли (рис. 3.2).

Геометрическое моделирование в рамках САП Р связано с получени­ем понятного машине математического описания геометрических свойств объекта. При наличии такого описания образ проектируемого объекта можно воспроизвести на экране графического терминала, а с ним можно манипулировать посредством различных сигналов, идущих от центрального процессора САП Р.

Для проведения геометрического моделирования разработчик конструирует графическое изображение объекта на экране терминала системы ИМГ, вводя в машину команды трех типов. Команды первого типа обеспечивают формирование базовых геометрических элементов, таких как точки, линии и окружности. По командам второго типа осу­ществляется масштабирование, повороты изображения и прочие пре­образования базовых элементов. С помощью команд третьего типа производится компоновка различных элементов в целостное изобра­жение проектируемого объекта.

В ходе геометрического проектирования машина преобразует по­ступающие сигналы в компоненты математической модели, запомина­ет нужную информацию в файлах данных и отображает полученную модель проектируемого объекта на экране терминала. Впоследствии эта модель может извлекаться из машинных файлов в целях проведе­ния обзора, анализа, изменения.

Существует несколько различных методов представления объекта при геометрическом моделировании. Основным является представле­ние объекта в каркасной форме, когда он изображается совокупностью соединительных линий. Каркасное геометрическое моделирование существует в трех видах — в зависимости от конкретных возможностей системы ИМГ:

• 2-мерное (типа 2Д) — для плоских объектов;

• 2,5-мерное, позволяющее воспроизводить на экране трехмерные объекты, не имеющие деталей с боковыми стенками;

• 3-мерное (типа ЗД) — дающее возможность моделировать слож­ные геометрические объекты в трехмерном отображении.

Необходимо отметить, что в случае, когда достаточно трехмерного проектирования для отображения сложных форм проектируемого объекта, существуют различные методы расширения каркасного мо­делирования. Наиболее совершенный метод геометрического модели­рования — это объемное представление монолитных тел. При исполь­зовании этого метода проектируемый объект конструируется из моно­литных геометрических тел, называемых графическими монолитами.

Еще одна возможность САПР — это цветная графика, что позво­ляет выделять отдельные компоненты сборочных узлов, подчеркивать объемность и достигать других целей.

Инженерный анализ. При выполнении проекта требуется прове­дение процедуры анализа. Этот анализ может включать расчеты механических напряжений и усилий, тепловых процессов, дифферен­циальных уравнений, описывающих динамическое поведение проек­тируемого объекта, аппаратурный расчет и т. д. В целом в ряде случаев для этого удается использовать универсальные программы инженер­ного анализа, в других случаях требуется разработка специальных программ для решения конкретных задач.

В готовых к непосредственному применению САПР такие средства 'ибо предусматриваются в составе системного программного обес­печения, либо могут включаться потом в библиотеку программ и вы - зваться для использования в процессе работы с каждой конкретной моделью проектируемого объекта. Если полученные результаты анали­за свидетельствуют о нежелательных свойствах поведения проектируе­мого объекта, конструктор имеет возможность изменить его форму

* повторить анализ, например, методом конечных элементов для ". ере смотре иной конструкции.

Обзор и оценка проектных решений. Проверку точности проекти­рования можно легко выполнить с использованием графического тер­минала. Полуавтоматические стандартные программы определения размеров и допусков, привязывающие размерные характеристики к называемым пользователем поверхностям, позволяют сократить чис­ло ошибок в определении размеров. Часто в процессе обзора использу­ется процедура разбиения на слои. Например, возможно наложение геометрического образа контуров готовой детали после механической обработки на станке на изображение черновой заготовки. Указанная процедура может применяться поэтапно в целях контроля каждой отдельной стадии изготовления детали.

Еще одна процедура, реализуемая в анализе проектных решений, состоит в проверке взаимных наложений. Эта процедура связана с контролем местоположения элементов компоновочного узла, так как существует риск установки их на места, уже занятые другими компо­нентами. Подобный риск особенно реален при проектировании хими­ческих заводов, холодильных установок и разного рода трубопроводов сложной конфигурации.

Одно из наиболее интересных средств оценки проектных реше­ний — это кинематические модели. Стандартные коммерческие паке­ты кинематики обеспечивают возможность динамического воспро­изведения движения простых проектируемых механизмов вроде шарниров и сочлененных звеньев. Наличие таких средств анализа рас­ширяет возможности конструктора в части визуального наблюдения за работой механизма и помогает гарантировать отсутствие столкновений с другими объектами.