طراحی، ساخت و مهندسی به کمک رایانه - بخش اول

 تاریخچه طراحی

ریشه و اساس طراحی امروزی به زمان شروع تمدن در ایران و مثل باستان و تشکیل گروههای ترسیم توسط مهندسان آن زمان بر می گردد. نقشه برداری امروزی به قرن ۱۸ میلادی بازگشته و پیشرفت واقعی آنچه امروز به عنوان CAD/CAM می شناسیم از حدود سال ۱۹۵۰ آغاز شده است در یک قرن گذشته تکنولوژی CAD/CAM پنج نسل را پشت سر گذاشته است.

در سال ۱۹۵۰ لابراتوار دانشگاه MIT یک روش عددی به اسم NC یا همان کنترل عددی (Numerical Control)، برای سیستم ماشین کاری سه محور را توسعه داد. شرکت جنرال موتور برای اولین بار در همان سال از قدرت محیط گرافیکی در ابزارآلات اتوماتیک برنامه‌ریزی شده (APT) استفاده نمود.

دهه ۶۰ میلادی بحران ترین دوره تحقیقات طراحی گرافیکی مهندسی بوده است. در این دوره سیستم Sketchpad برای طراحی نقشه ها و جزئیات به صورت همزمان توسعه یافت.

 در دهه بعد این تلاش ها به ثمر رسید و اهمیت گرافیک رایانه برای صنایع و دانشگاه‌ها مشخص شد. دهه ۷۰ میلادی مبدأ آغاز طراحی به کمک رایانه به حساب می آید.

در آن زمان انجمن NGC تشکیل و استاندارد طراحی رایانه‌ ای به نام IGES به وجود آمد.

 در دهه ۸۰ میلادی تئوری‌ها و الگوریتم های جدیدی جهت یکپارچه سازی عناصر مختلف توسعه یافتند که بیشترین تحقیق و تمرکز بر گسترش CAD/CAM در طراحی به شکل سه بعدی و افزایش توان و کاربردهای مهندسی بوده است.

فرایند تولید محصول از طراحی تا ارزشیابی

تولید محصول به دو بخش طراحی و ساخت  تقسیم می گردد. از زمان احساس نیاز به وجود یک محصول جدید آغاز شده و این نیاز حاصل دریافت اطلاعات بازار مصرف مشتریان توسط کارکنان است. زمانی که اطلاعات جمع آوری شد، خصوصیات طرح مشخص می شود و از لحاظ اجرایی امکان سنجی طرح بر اساس اطلاعات جمع آوری شده انجام خواهد شد. سپس جزئیات طرح مشخص می‌شوند و این جزئیات شامل تصور و تجسم از طرح، آینده محصول، نقشه های دوبعدی و تهیه مدل هندسی سه بعدی از طرح مورد نظر می‌باشد. سپس نوبت به تحلیل ها می رسد که شامل تحلیل تنش، تحلیل تناسب شکل هندسی، تحلیل سینماتیکی، محاسبات جرم، آنالیز تلرانس و در نهایت بهینه سازی مهندسی مدل است.

کیفیت نتایج، به طور مستقیم وابسته به کیفیت انجام تحلیل هاست. فرآیند ساخت براساس نقشه های به دست آمده از مرحله طراحی با فعالیت های کارگاه آغاز می گردد و با تولید محصول پایان خواهد یافت. فرآیند ساخت شامل انتخاب مواد، انتخاب و ساخت ابزار، برنامه‌ریزی ماشین و تست کیفیت در مراحل مختلف تولید می باشد. بعد از تست کیفیت نهایی، قطعات مونتاژ و بسته بندی شده، به آن ها شناسایی تعلق گرفت و راهی بازار مصرف خواهد شد.

 PLM

این دانش بررسی کلی مراحل تولید محصول از زمان احساس نیاز به آن تا رسیدن به دست مشتری و یافتن نتیجه نهایی است. چرخه PLM به صورت زیر است:

Image for post
Image for post

PDM

 نیاز به  مدیریت در جهت منظم سازی و اداره اطلاعات محصولات نرم افزاری در ابعاد بزرگ صنعتی ضروری است.

نرم افزار های مکانیکی رایج در جهان

نرم افزارهای Catia و NX به دلیل دارا بودن مجموعه برنامه های کاربردی صنعتی بسیار قدرتمند بوده و مورد اقبال عمومی در سراسر جهان قرار گرفته اند. در ایران بیشتر نرم افزار کتیا شناخته شده است. از این پس ابتدا به نرم افزار ساده تر سالیدورکس خواهیم پرداخت و سپس به سراغ نرم افزار NX خواهیم رفت.

معرفی نرم افزار سالیدورکس ( Solidworks )

این نرم افزار به عنوان نرم افزار طراحی مکانیکی سه بعدی توسط شرکت داسالت سیستمز سالیدورکس کوپر (Dassault Systemes SolidWorks) یکی از زیرمجموعه‌های شرکت داسالت سیستمز (Dassault Systemes) به بازار عرضه شده است. امروزه این نرم‌افزار با فروش میلیونها نسخه در جهان با توجه به سادگی بسیار زیاد آن به نسبت اکثر نرم افزارهای طراحی مهندسی مکانیک محبوب ترین نرم افزار طراحی سه بعدی در بین نسل جوان مهندسان به حساب می آید.

Image for post
Image for post

بخش های مختلف نرم افزار

این نرم افزار در بخش‌های گوناگون زیر ارائه شده است:

      - طراحی سه بعدی؛

      - ارزشیابی طراحی و شبیه سازی؛

      - مدیریت اطلاعات محصول؛

      - ابزارهای طراحی و ارتباطات؛

      - تولید محصول؛

      - ابزار خاص طراحی.

طراحی سه بعدی

گروه طراحی سه بعدی شامل نسخه استاندارد (SolidWorks Standard)، حرفه‌ای (SolidWorks Professional)، پریمیوم (SolidWorks Premium) و آکادمی (SolidWorks Education) این نرم افزار است. تفاوت این نسخه ها در میزان دسترسی به قسمت های مختلف نرم افزار و میزان کارایی آن است.

ارزشیابی طراحی و شبیه سازی

این گروه شامل شبیه سازی (SolidWorks Simulation)، حرکت (SolidWorks Motion)، شبیه سازی جریان (SolidWorks Flow Simulation) و نسخه پریمیوم شبیه‌سازی نرم افزار (SolidWorks Simulation Premium) است.

مدیریت اطلاعات محصول

این گروه شامل گروه کاری (SolidWork PDM Workgroup) و نسخه سازمانی آن (SolidWorks Enterprise PDM) است.

ابزارهای طراحی و ارتباطات

این بخش شامل نقشه کشی حرفه ای (eDrawings Professional)، وبسایت سه بعدی فوری (3D instant website)، ابزارهای ویرایش عکس (PhotoWorks)، انیمیشن ساز (SolidWorks Animator) و ابزار مشاهده فایل ها (SolidWorks Viewer) و… است.

تولید محصول

این گروه شامل جعبه ابزار (SolidWorks Toolbox)، نرم افزارهای کمکی (SolidWorks Utilities) و ویژه سازها (FeatureWorks) هستند.

ابزار خاص طراحی

این بخش شامل روتینگ (SolidWorks Routing)، طراحی و ساخت قالب های تزریقی (SolidWorks Moldbase & MoldflowXpress) است.