عنوان :

مقاله تکنولوژی طراحی و تولید به کمک کامپیوتر (CADCAM)

تعداد صفحات : ۵۹

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

مقاله حاضر در ۴ فصل می باشد. در فصل اول به تاریخچه CAD/CAM و مثال های کاربردی آن را توضیح می دهد. استفاده از کامپیوتر در فرآیندهای طراحی و تولید «تکنولوژی طراحی وتولید به کمک کامپیوتر CAD/CAM  نام دارد .این تکنولوژی روشی موثر، صحیح و رضایت‌بخش را برای طراحی و تولید محصولات با کیفیت عالی بیان می‌کند. CAD/CAM شامل دو بخش جداگانه به نام‌های ذیل می باشد:

۱- طراحی به کمک کامپیوتر    Computer Aided Desing

۲- تولید به کمک کامپیوتر       Computer Aided Manu facturing

این دوبخش در طی ۳۰ سال گذشته به طور مستقل رشد کرده‌اند و هم اکنون هردوی آنها با هم تحت عنوان سیستم‌های CAD/CAM یکپارچه شده‌اند. معنای یکپارچگی این است که کلیه عملیات طراحی و تولید می تواند در یک سیستم واحد مورد نظارت و کنترل قرار گیرد.

در فصل دوم  مبانی CAD/CAMرا بیان می کند. امروزه با توجه به رشد و توسعه روز افزون کامپیوتر و صنایع کامپیوتری در تمام زمینه‌های علمی و فنی، هنری، خدماتی و اکثر فعالیت‌های تجاری، دولتی، نظامی و … استفاده از کامپیوتر در امور یاد شده بالا اجتناب ناپذیر می‌نماید. علی‌الخصوص طی سالهای اخیر باتوجه به برتریها ومزایای کامپیوتر این وسیله نقش خود را به عنوان ابزار قدرتمندی درطراحی و تولید یک محصول نیز تثبیت نموده است.

در بخش زیر نقش کامپیوتر در فعالیت‌های مختلف طراحی، فعالیت‌های مختلف ساخت، فعالیت‌های مختلف موجود در یک چرخه تولیدی ونهایتاً اتوماسیون و سیستم‌های اتوماتیک تشریح می گردد.

بنابه تعریف CAD/CAM تکنولوژی مبتنی بر استفاده از کامپیوتر در کلیه فعالیت‌ای طراحی وساخت یک محصول می باشد. جهت آشنایی بیشتر با بحث‌های مطرح شده در این فصل ابتدا لازم است که مراحل مختلف دریک چرخه تولید معرفی گردد.

در فصل سوم  تعریف و بیان شکل هندسی یک قطعه، اولین و آخرین گام از فعالیت‌های طراحی و مهندسی را تشکیل می‌دهد. درگذشته و به طور سنتی این کار توسط نقشه‌های اجرایی دوبعدی ترسیم شده توسط دست صورت می‌گرفته است.

امروزه با پیشرفت‌های حاصله در زمینه سخت‌افزار و توسعه نرم‌افزارهای قدرتمند گرافیکی، به آسانی می توان با استفاده از داده‌های شکل هندسی یک جسم، مدل کامپیوتری سه بعدی آن را تهیه کرد. منظور از مدل کامپیوتری ، بیان ریاضی شکل هندسی یک جسم در فضای سه‌بعدی و ذخیره آن در حافظه کامپیوتر است. عمده‌ترین کاربردهای مدل‌سازی هندسی، به کارگیری آن در فعالیت‌های مختلف طراحی و ساخت به کمک کامپیوتر است. هنگامی که مدل هندسی قطعه‌ای توسط کامپیوتر تولید شد،اطلاعات آن به صورت یک فایل در حافظه‌ دائمی کامپیوتر ذخیره می گردد. از طریق ایجاد تغییرات در مجموعه انباره داده‌های (data base) مربوط به جسم، می‌توان هرگونه تغییرات دلخواهی را در محیط نرم‌افزار بر روی این مدل اعمال نمود.

در فصل چهارم استفاده از یک سیستم طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) بدون استفاده از سیستم ساخت به کمک کامپیوتر(CAM) علاوه برپایین آوردن راندمان کل سیستم تولید باعث از دست رفتن برخی از مزایای CAD که در قسمت قبل توضیح داده شده نیز می گردد. بنا به تعریف CAM عبارت است از کاربرد کامپیوتر در کلیه فعالیتهای برنامه‌ریزی، ساخت، مدیریت و کنترل عملیات تولید در یک مجتمع تولیدی یا کارخانه.

با توجه به تعاریف بالا و زمینه‌های متنوع عملیاتی که در یک سیستم CAM قابل تعریف می باشد به نظر می‌رسد که دامنه استفاده از کامپیوتر در فعالیت‌های مختلف ساخت وتولید بسیار وسیعتر از دامنه استفاده از کامپیوتر در فعالیتهای طراحی می‌باشد.

در قسمتهای بعد به طور خلاصه قسمتهای مختلف در یک سیستم CAM توضیح داده خواهد شد.

واژه های کلیدی: CAD/CAM،  طراحی، تولید، کامپیوتر، مدل‌سازی هندسی،

فهرست مطالب

مقدمه    ۴
۱-۱تاریخچه CAD/CAM    ۶
۲-۱ مثالهایی کاربردی از تکنولوژی CAD/CAM در جهان    ۹
۱-۲-۱ استفاده از تکنولوژی CAD/CAM در فضا نوردی    ۱۰
۲-۲-۱ استفاده از سیستم CAD/CAM در خودروسازی    ۱۴
۳-۲-۱ استفاده از سیستم CAD/CAM در صنایع عمومی    ۱۷
مبانی CAD/CAM    ۲۲
۲-۲ بررسی مراحل مختلف در یک چرخه تولید    ۲۲
۱-۲-۲ ثبت و سفارش (Sales)    ۲۲
۲-۲-۲ طراحی محصول (Product desing)    ۲۳
۳-۲-۲ آماده سازی مقدمات تولید (Product Preparation)    ۲۳
۴-۲-۲ فعالیت‌های مهندسی ساخت (Manufacturing Egineering Activities)    ۲۴
۶-۲-۲ فرایند تولید (Processing)    ۲۴
۷-۲-۲ سازمان تولید (Manufacturing Organization)    ۲۵
۸-۲-۲ فرستادن محصولات به بیرون از کارخانه    ۲۵
۹-۲-۲ خدمات پس از فروش (Costumer Service)    ۲۶
۱۰-۲-۲ دور ریختن و بازیابی (Recycling disposal)    ۲۶
۱-۳-۲ نقش کامپیوتر در طراحی و تولید    ۲۶
۲-۳-۲ مزایای به کارگیری تکنولوژی CAD/ACM    ۲۷
مدلسازی و روش‌های آن    ۲۸
۲-۳ ابعاد مدل هندسی    ۳۰
۳-۳ انواع روشهای مدلسازی هندسی    ۳۰
ساخت به کمک کامپیوتر CAM    ۴۰
۲-۴- کاربرد کامپیوتر در فعالیت‌های ساخت و تولید    ۴۲
۲-۲-۴- بازرسی و کنترل کیفیت    ۴۴
۳-۴- برنامه ریزی تولید    ۴۸
۴-۴- نرم ‌افزارهایی که درتولید استفاده می‌شوند    ۵۰
مدلسازی قطعه مورد نظر    ۵۴
نوشتن G. Code برای ساخت قطعه مورد نظر    ۵۷
منابع    ۵۹

منابع:

مبانی تکنولوژی طراحی و تولید به کمک کامپیوتر- مهندس رضا حسنوی.

مقدمه ای بر تکنولوژی CAD/CAM – مهندس کامبیز یوسفی، مهندس کیارش یوسفی.

طراحی و ساخت پروانه واحدهای شناور به کمک کامپیوتر- مهندس میرحبیب صفی‌زاده.

زمینه های طراحی و تولید به کمک کامپیوتر- مهندس منصور میرچوبی.

طراحی و ساخت به کمک کامپیوتر (CAD/CAM)- م. ح. صادقی.

مقدمه

رشد روزافزون تکنولوژی کامپیوتر و قابلیت‌های کنترلی، محاسباتی و گرافیکی آن موجب شده است تا این دستاورد حیرت‌انگیز بشری به عرصه طراحی و تولید قطعات صنعتی قدم بگذارد. استفاده از کامپیوتر در فرآیندهای طراحی و تولید «تکنولوژی طراحی وتولید به کمک کامپیوتر CAD/CAM

[Computer Aided Design and Computer Aided Manufacturing]

نام دارد . هنگامی که قطعات دارای تنوع و پیچیدگی‌های بسیاری هستند و نمی‌توان برنامه ساخت آنها را توسط ماشین CNC و به کمک دست انجام داد،‌کامپیوترها و نرم‌افزارهای کاربردی در هر دومرحله طراحی و ساخت به کمک انسان می‌آیند. برنامه ریزی فرایند ساخت، برنامه‌ریزی ملزومات مواد، کنترل کیفیت و تمامی مسائل مربوط به مدیریت خودکار تولید،‌با استفاده از این تکنولوژی به راحتی امکان‌پذیر است.

در سالهای اخیر نهدهای صنعتی کشورمان نیز به تدریج به اهمیت شناخت و به کارگیری تکنولوژی CAD/CAM پی‌برده‌اند. اینجانب نیز با توجه به مشغول بودن در صنعت هوافضا و نیاز به ساخت و مدلسازی و طراحی قطعات با استفاده از این فرآیند، اقدام به انتخاب این موضوع برای پروژه پایان تحصیلی خود نمودم. امید است این اقدام، پیش زمینه‌ای برای استفاده بیشتر از این فرایند برای تولید قطعات مورد نیاز کشورمان برای خودم و خوانندگان آن باشد.

فصل اول:تاریخچه CAD/CAM و مثالهایی کاربردی از آن

۱- ۱تاریخچه CAD/CAM

در قرن ۱۹ انقلاب صنعتی موجب رشد توان فیزیکی بشر شد. در قرن ۲۰ نیز دومین انقلاب صنعتی با ظهور کامپیوترها به وجود آمده و قابلیت‌های فکری بشر را رشد داده است.

امروزه بدون استفاده از کامپیوتر نمی‌توان پروژه صنعتی مهمی را انجام داد. از اواخر دهه ۵۰ میلادی با قوی شدن ظرفیت ذخیره و سرعت عملیات کامپیوترها، کاربرد آنها در پروژه های مهندسی به طور وسیعی روبه فزونی نهاد. مخصوصاً با ظهور تکنولوژی میکروالکترونیکی VLSI یا مدار مجتمع با مقیاس بسیار بزرگ، سخت‌افزار کامپیوتر هر روز ارزان و ارزان‌تر شد؛ به گونه‌ای که شرکت‌های صنعتی تمایل پیدا کردند، تا از قابلیت‌های آن استفاده کنند. به دلیل کوچک شدن سخت‌افزار کامپیوتر، این ابزار به سرعت در زمینه‌هایی از صنعت نفوذ کرد که به دلیل بزرگ بودن اندازه کامپیوترهای سنتی، امکان نفوذ چندانی نداشت. در نتیجه این تحولات در علم کامپیوتر، “طراحی به کمک کامپیوتر” و “تولید به کمک کامپیوتر” (CAD/CAM) به خاطر قابلیتی که در افزودن “بهره‌وری” داشت ،‌به سرعت در صنایع مهندسی مقبولیت یافت. همان‌طور که نام CAD/CAM نشان می‌دهد، این تکنولوژی می تواند چنین تعریف شود: “استفاده از کامپیوترها به منظور کمک به فرایند طراحی و تولید”؛ به عبارت دیگر CAD/CAM عبارت است از کابرد کامپیوترها در فرایند تولید قطعات مهندسی که از دفتر نقشه کشی شروع شده و پس از دپارتمان تولید، کارگاه ماشین، دپارتمان کنترل کیفیت، نهایتاً به انبار قطعات ساخته شده ختم می گردد.

این تکنولوژی روشی موثر، صحیح و رضایت‌بخش را برای طراحی و تولید محصولات با کیفیت عالی بیان می‌کند. CAD/CAM شامل دو بخش جداگانه به       نام‌های ذیل می باشد:

۱- طراحی به کمک کامپیوتر    Computer Aided Desing

۲- تولید به کمک کامپیوتر     Computer Aided Manu facturing

این دوبخش در طی ۳۰ سال گذشته به طور مستقل رشد کرده‌اند و هم اکنون هردوی آنها با هم تحت عنوان سیستم‌های CAD/CAM یکپارچه شده‌اند. معنای یکپارچگی این است که کلیه عملیات طراحی و تولید می تواند در یک سیستم واحد مورد نظارت و کنترل قرار گیرد.

طراحی به کمک کامپیوتر، اساساً بریک تکنیک متنوع و قدرتمند به نام گرافیک کامپیوتری (Computer Graphics) استوار است. گرافیک کامپیوتری عبارت است از ایجاد و دستکاری اشکال بر روی یک دستگاه نمایش به کمک کامپیوتر، گرافیک کامپیوتری در سال ۱۹۵۰ در دانشگاه ام.آی. تی آمریکا پایه‌ریزی شد و اولین تصاویر ساده برروی کامپیوتر «ویرل‌ونید» Whirlwind نمایش داده شد. با ظهور سخت‌افزار پیشرفته که حافظه و سرعت آن بالا و ارزان نیز بود، نرم‌افزارهای جدیدتری نیز در زمینه گرافیک به وجود آمدند. نتیجه چنین تحولی، کاربرد روزافزون CAD در صنعت بود. در آغاز، سیستم‌های CAD به صورت ایستگاههای نقشه‌کشی خودکاری بودند که در آن رسام‌های Plotter تحت کنترل کامپیوتر، نقشه‌های مهندسی را تولید می‌نمودند.

امروزه سیستم های CAD می‌توانند به مراتب بیشتر از نقشه‌کشی عادی کار انجام دهند. برخی از سیستم‌ها دارای قابلیت‌های تحلیلی نیز هستند . برای نمونه نرم‌افزارهایی از CAD وجود دارند که با روش المان محدود می توانند قطعات را از نظر مسائل تنش، حرارت و مسائل مکانیکی مورد تجزیه و تحلیل قرار دهند. همچنین نرم افزارهایی از CAD وجود دارند که می‌توانند حرکت قطعات را نیز مورد مطالعه قرار دهند. تولید به کمک کامپیوتر اساساً با ظهور کنترل عددی Numerical) Control) یا (NC) مطرح شد. در اواخر دهه ۴۰ فردی به نام “جان پارسونز” Jon T.parsons روشی خاص برای کنترل یک ماشین ابزار ابداع کرد. در روش او کارت‌های سوراخ شده (Punched Cards) به کار برده شده بود. تا اطلاعات مختصاتی حرکت ماشین به آن ارائه گردد. در این حالت، امکان انجام ماشین‌کاری روی سطوح موردنظر توسط ماشین میسر می‌شد. با مشخص شدن مقادیر عددی برای حرکت محور ماشین ابزار، تحولی در حرکت مکانی ماشین ابزار ایجاد شد. اولین نمونه ماشین NC در سال ۱۹۵۲ ساخته شد. تا بتواند توانایی‌های آن را بیان کند. سپس، سازندگان ابزار و صنایع تولیدی متحداً ماشین‌های NC جدیدی متناسب با نیازهایشان ساختند. در اواخر دهه ۵۰ کامپیوترها در دسترس بودند و مسلم شده بود که آنها می‌توانند مقادیر عددی مورد لزوم ماشین‌های کنترل عددی را تولید نمایند.

در این مرحله نیروی هوایی آمریکا با پرداخت مبالغ زیادی به دانشگاه ام.آی. تی خواستار طراحی یک برنامه‌نویس قطعه شد که بتواند برای تعریف حرکات هندسی ابزار، در ماشین‌های کنترل عددی به کار گرفته شود. نتیجه این کار پیدایش زبان APT   [Auto matically Programed Tools] شد،‌که امروزه به عنوان زبان استاندارد ماشین NC ساخته شده است.

APT امکاناتی را فراهم می آورد که برنامه نویس قطعه می‌تواند میان دستورالعمل‌های ماشین‌کاری و ماشین ابزار ارتباط برقرار سازد. با ATP برنامه‌نویس می تواند اشکال ابزار، تلرانس‌ها،‌تعاریف هندسی، حرکات ابزار و فرامین کمکی ماشین را تعریف کند. تعدادزیادی  زبان برنامه‌‌نویسی NC نیز براساس زبان APT بعداً به وجود آمدند. همانگونه که شرح داده شد، پیشرفت‌های اولیه CAM عمدتاً در حوزه کنترل عددی تمرکز داشته است. تا این اواخر، فرامین و دستور‌العمل‌های NC هنوز در دست انسان تولید و تصحیح می‌شدند.هم‌اکنون سیستم‌های CAM می‌توانند برنامه‌های NC را با درجه‌ای از صحت ودقت بالا تولید کنند و مسیر ابزار (Cutter Line) را برای مشخص شدن ترتیب مراحل ساخت روی صفحه تصویر Monitor سریعاً نشان دهند. برخی از این سیستم‌ها حتی قابلیت مدیریت کارخانه را نیز دارند؛ و جریان کار و مواد را در طول کارخانه هدایت می‌کنند. دست آورد تکنولوژیک جدیدی که به تدریج به جمع فعالیت‌های CAM پیوست، که در آن بازوهای متحرک خودکار، قطعات کاری و ابزارها را به کار می گیرند. ]رجوع به ۱و ۸[

۲-۱ مثالهایی کاربردی از تکنولوژی CAD/CAM در جهان

درسیستم‌های اولیه CAD/CAM ، بیشتر تجهیزات حجیم بودند و قیمت بالای چند میلیون دلار داشتند. همچنین برای به کاربردن آنها نیاز به یک اپراتور بود که به کارهای برنامه‌ریزی و کاربرد کامپیوتر آشنایی داشته باشد. درنتیجه فقط شرکتهای بزرگ ساخت هواپیما و صنایع هوافضا و خودروسازی قادر به استفاده از آنها بودند؛ و هنوز هم بسیاری از تجیهزات سیستم‌های CAD/CAM تحت استفاده انحصاری این شرکت‌های بزرگ قرار دارد.

اما در حین سیر نزولی که در اندازه و قیمت این مجموعه روزبه روز صورت  می‌گیرد، قدرت محاسباتی آنها بالا می‌رود. نتیجه این امر رشد و گسترش وسیع و سریع سیستم‌های مذکور در صنایع عمومی بود که از طریق وارد شدن این سیستم‌های مستقل و نه‌چندان هزینه بر که در آنها استفاده کننده می‌تواند عملیات طراحی خیلی پیچیده، تجزیه و تحلی و دیگر کارهای تولیدی را انجام دهد ،‌صورت گرفت. این امر یعنی بهره گیری از کامپیوترهای کوچک ،‌به استفاده کننده اجازه می‌دهد که بدون آموختن برنامه‌نویسی و نحوه‌ کاربرد کامپیوتر، از مزایای آن بهره بگیرد. اگرچه سیستمهای خیلی پیشرفته در کارخانه‌های بزرگ باقی می‌مانند، ولی بسیاری از کارخانه های کوچک که قبلاً توانایی خرید سیستم‌های CAD/CAM را نداشتند، هم‌اکنون جزواستفاده کنندگان این سیستم ‌ها می باشند. البته مهمترین انگیزه استفاده از CAD/CAM افزایش بهره‌وری Productivity مهندسی است. هزینه‌های بسیار زیاد تولید سنتی سفینه‌های فضایی، این کارخانه ها را واداشت که از چندین سال قبل برای تولید اقتصادی‌تر هواپیما، به فکر تجهیز کارخانه‌هایشان به سیستم‌ CAD/CAM بیفتند. به همین ترتیب ، صنایع خودروسازی این تکنولوژی را به عنوان بهترین راه ‌طراحی و تولید اتومبیل‌ها قلمداد کردند. طراحی وتولید به کمک کامپیوتر CAD/CAM ،‌امروزه ،‌به همه صنایع سرایت کرده است و در تولید بسیاری از محصولات به کار گرفته می شود.

۱-۲-۱ استفاده از تکنولوژی CAD/CAM در فضا نوردی

احتمالاً کاربرد CAD/CAM در صنایع مربوط به فضانوردی از همه رشته‌های دیگر قدمت بیشتری دارد؛ و شرکت بوئینگ یکی از پیشتازان استفاده از این سیستم‌ می باشد که درجهت توسعه و بسط آن از اولین روزهای مطرح شدن، سهم به سزایی داشته است. در اواخر سال ۱۹۵۰ میلادی، زبان APT را برای تشریح و تولید قطعات به کمک ماشین های NC با حیطه عمل نسبتاً محدودی به کار گرفت؛ و در اوایل سال ۱۹۶۰ میلادی، در زمینه تولید قطعات هواپیمایی بوئینگ ۷۲۷، کمک بیشتری از ماشینهای NC گرفته شد.

جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار  لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .