Datorstödd design (CAD) innebär att man skapar datormodeller definierade av geometriska parametrar. Dessa modeller visas vanligtvis på en datorskärm som en tredimensionell representation av en del eller ett system av delar, som lätt kan ändras genom att ändra relevanta parametrar. CAD-system gör det möjligt för designers att se objekt under en mängd olika representationer och att testa dessa objekt genom att simulera verkliga förhållanden.
Datorstödd tillverkning (CAM) använder geometrisk designdata för att styra automatiserade maskiner. CAM-system är associerade med CNC-system eller DNC-system. Dessa system skiljer sig från äldre former av numerisk kontroll (NC) genom att geometriska data kodas mekaniskt. Eftersom både CAD och CAM använder datorbaserade metoder för kodning av geometriska data är det möjligt för processerna för design och tillverkning att vara mycket integrerade. Datorstödd design- och tillverkningssystem kallas vanligtvis CAD / CAM.
URSPRUNGEN AV CAD / CAM
CAD hade sitt ursprung i tre separata källor, som också tjänar till att lyfta fram de grundläggande operationer som CAD-system erbjuder. Den första källan till CAD berodde på försök att automatisera ritningsprocessen. Denna utveckling var banbrytande av General Motors Research Laboratories i början av 1960-talet. En av de viktiga tidsbesparande fördelarna med datormodellering jämfört med traditionella ritningsmetoder är att den tidigare snabbt kan korrigeras eller manipuleras genom att ändra modellens parametrar. Den andra källan till CAD var testning av design genom simulering. Användningen av datormodellering för att testa produkter var banbrytande av högteknologiska industrier som flyg- och halvledare. Den tredje källan till CAD-utveckling berodde på ansträngningar för att underlätta flödet från designprocessen till tillverkningsprocessen med hjälp av numerisk styrningsteknik (NC), som hade stor utbredning i många applikationer i mitten av 1960-talet. Det var den här källan som resulterade i kopplingen mellan CAD och CAM. En av de viktigaste trenderna inom CAD / CAM-teknik är den allt tätare integrationen mellan design- och tillverkningsstegen för CAD / CAM-baserade produktionsprocesser.
Utvecklingen av CAD och CAM och särskilt kopplingen mellan de två övervann traditionella NC-brister i kostnad, användarvänlighet och hastighet genom att möjliggöra design och tillverkning av en del med samma system för kodning av geometriska data. Denna innovation förkortade avsevärt perioden mellan design och tillverkning och utökade kraftigt omfattningen av produktionsprocesser för vilka automatiserade maskiner kunde användas ekonomiskt. Lika viktigt, CAD / CAM gav designern mycket mer direkt kontroll över produktionsprocessen, vilket skapade möjligheten till helt integrerade design- och tillverkningsprocesser.
Den snabba tillväxten i användningen av CAD / CAM-teknik efter början av 1970-talet möjliggjordes av utvecklingen av massproducerade kiselchips och mikroprocessorn, vilket resulterade i billigare datorer. Då priset på datorer fortsatte att sjunka och deras processorkraft förbättrades utvidgades användningen av CAD / CAM från stora företag med storskalig massproduktionsteknik till företag i alla storlekar. Verksamheten som CAD / CAM tillämpades på utvidgades också. Förutom delformning med traditionella verktygsmaskiner såsom stansning, borrning, fräsning och slipning har CAD / CAM kommit att användas av företag som är involverade i tillverkning av konsumentelektronik, elektroniska komponenter, gjuten plast och en mängd andra produkter . Datorer används också för att styra ett antal tillverkningsprocesser (såsom kemisk bearbetning) som inte är strikt definierade som CAM eftersom styrdata inte baseras på geometriska parametrar.
Med CAD är det möjligt att i tre dimensioner simulera rörelsen för en del genom en produktionsprocess. Denna process kan simulera matningshastigheter, vinklar och hastigheter för verktygsmaskiner, positionen för hållare för klämmor, såväl som räckvidd och andra begränsningar som begränsar maskinens funktioner. Den fortsatta utvecklingen av simuleringen av olika tillverkningsprocesser är ett av de viktigaste sätten med vilka CAD- och CAM-system blir alltmer integrerade. CAD / CAM-system underlättar också kommunikation mellan de som är involverade i design, tillverkning och andra processer. Detta är särskilt viktigt när ett företag kontrakterar ett annat för att antingen utforma eller tillverka en komponent.
FÖRDELAR OCH NACKDELAR
Modellering med CAD-system erbjuder ett antal fördelar jämfört med traditionella ritningsmetoder som använder linjaler, rutor och kompasser. Till exempel kan mönster ändras utan att radera och rita om. CAD-system erbjuder också zoomfunktioner som är analoga med en kameralins, där en designer kan förstora vissa delar av en modell för att underlätta inspektion. Datormodeller är vanligtvis tredimensionella och kan roteras på vilken axel som helst, så mycket som man kan rotera en verklig tredimensionell modell i sin hand, vilket gör det möjligt för designern att få en större känsla av objektet. CAD-system lämpar sig också för att modellera avskärningsritningar, där den inre formen av en del avslöjas, och för att illustrera de rumsliga förhållandena mellan ett system av delar.
För att förstå CAD är det också användbart att förstå vad CAD inte kan göra. CAD-system har inga medel för att förstå verkliga begrepp, såsom arten av det objekt som designas eller den funktion som objektet kommer att tjäna. CAD-system fungerar utifrån deras förmåga att kodifiera geometriska begrepp. Således innebär designprocessen med CAD att överföra en designers idé till en formell geometrisk modell. Ansträngningar för att utveckla datorbaserad 'artificiell intelligens' (AI) har ännu inte lyckats tränga in bortom det mekaniska - representerat av geometrisk (regelbaserad) modellering.
Andra begränsningar för CAD hanteras av forskning och utveckling inom området expertsystem. Detta fält härrör från forskning som görs inom AI. Ett exempel på ett expertsystem innefattar införlivande av information om materialens natur - deras vikt, draghållfasthet, flexibilitet och så vidare - i CAD-programvara. Genom att inkludera denna och annan information kan CAD-systemet sedan 'veta' vad en expertingenjör vet när den tekniker skapar en design. Systemet kan sedan efterlikna ingenjörens tankemönster och faktiskt 'skapa' mer av designen. Expertsystem kan innefatta implementering av mer abstrakta principer, såsom tyngdkraftens och friktionens natur, eller funktionen och förhållandet hos vanliga delar, såsom spakar eller muttrar och bultar. Expertsystem kan också komma att ändra hur data lagras och hämtas i CAD / CAM-system, vilket ersätter det hierarkiska systemet med ett som ger större flexibilitet. Sådana futuristiska begrepp är emellertid alla mycket beroende av vår förmåga att analysera mänskliga beslutsprocesser och att översätta dessa till mekaniska motsvarigheter om möjligt.
Ett av nyckelområdena för utveckling inom CAD-teknik är simulering av prestanda. Bland de vanligaste typerna av simulering är testning för respons på stress och modellering av den process genom vilken en del kan tillverkas eller de dynamiska förhållandena mellan ett system av delar. I stresstester visas modellytor med ett rutnät eller nät som förvrängs när delen kommer under simulerad fysisk eller termisk stress. Dynamiktester fungerar som ett komplement eller ersättning för att bygga arbetande prototyper. Den lätthet med vilken en specifikations specifikationer kan ändras underlättar utvecklingen av optimala dynamiska effektiviteter, både vad gäller funktionen av ett system av delar och tillverkningen av en viss del. Simulering används också i elektronisk designautomation, där simulerat strömflöde genom en krets möjliggör snabb testning av olika komponentkonfigurationer.
Processerna för design och tillverkning är i viss mening begreppsmässigt åtskiljbara. Ändå måste designprocessen genomföras med en förståelse för produktionsprocessens natur. Det är till exempel nödvändigt för en designer att känna till egenskaperna hos de material som delen kan byggas med, de olika teknikerna med vilka delen kan formas och produktionsskalan som är ekonomiskt bärkraftig. Den konceptuella överlappningen mellan design och tillverkning antyder de potentiella fördelarna med CAD och CAM och anledningen till att de allmänt betraktas som ett system.
Den senaste tekniska utvecklingen har i grunden påverkat nyttan av CAD / CAM-system. Till exempel har den ständigt ökande processorkraften för persondatorer gett dem livskraft som ett medel för CAD / CAM-applikation. En annan viktig trend är mot inrättandet av en enda CAD-CAM-standard, så att olika datapaket kan utbytas utan tillverknings- och leveransförseningar, onödiga designrevisioner och andra problem som fortsätter att slemma några CAD-CAM-initiativ. Slutligen fortsätter CAD-CAM-programvaran att utvecklas i sådana områden som visuell representation och integration av modellerings- och testapplikationer.
MÅLET FÖR CAS OCH CAS / CAM
En konceptuell och funktionell parallell utveckling till CAD / CAM är CAS eller CASE, datorstödd programvaruteknik. Som definierats av SearchSMB.com i sin artikel om 'CASE' är 'CASE' ¦ användningen av en datorassisterad metod för att organisera och kontrollera utvecklingen av programvara, särskilt i stora, komplexa projekt som involverar många programvarukomponenter och människor. ' CASE går tillbaka till 1970-talet när datorföretag började tillämpa koncept från CAD / CAM-upplevelsen för att introducera mer disciplin i mjukvaruutvecklingsprocessen.
En annan förkortning inspirerad av den allestädes närvarande närvaron av CAD / CAM i tillverkningssektorn är CAS / CAM. Denna fras står för datorstödd försäljning / datorstödd marknadsföringsprogramvara. När det gäller såväl CASE som CAS / CAM är kärnan i sådan teknik integration av arbetsflöden och tillämpning av beprövade regler i en upprepande process.
BIBLIOGRAFI
Ames, Benjamin B. 'Hur CAD gör det enkelt.' Design Nyheter . 19 juni 2000.
'CAD-programvara fungerar med symboler från CADDetails.com.' Produktnyhetsnätverk . 11 januari 2006.
'FALL.' SearchSMB.com. Tillgänglig från http://searchsmb.techtarget.com/sDefinition/0,sid44_gci213838,00.html. Hämtad den 27 januari 2006.
Christman, Alan. 'Tekniktrender inom CAM-programvara.' Modern maskinbutik . December 2005.
Leondes, Cornelius, red. 'Datorstödd design, teknik och tillverkning.' Vol. 5 av Designen av tillverkningssystem . CRC Press, 2001.
vad gör matthew gilmour för sitt uppehälle
'Vad menar du?' Maskinteknik-CIME . November 2005.
