در ابتدای ایم مقاله با مفهوم CAD/CAM آشنا می شویم و به دنبال آن افزونه ایی که شرکت اتودسک برای آن ارائه داده است و بر روی نرم افزار Autodesk Inventor نصب می گردد را مرور می کنیم.
—————————————————————————————————————————————————————-
مفهوم CAD/CAM
CAD/CAM عبارت است از دو مفهوم درطراحی “طراحی به کمک کامپیوتر” و “ساخت به کمک کامپیوتر” که تکنولوژی استفاده گسترده از کامپیوتر را درطراحی و تولید قطعات مختلف وپیچیده صنعتی را نمایان می سازد.
سسیستم های CAD/CAM طی دهه ۱۹۷۰ وابتدای دهه ۱۹۸۰ میلادی به منظور رفع مشکلات موجود مهندسی، ازتلفیق دوشاخه مهم علم مکانیک درزمینه های طراحی وساخت به طراحان وسازندگان صنعتی عرضه گردید وتا امروز توسعه یافت. این تکنولوژی به تدریج زمینه بکارگیری سیستم های کامپیوتری درطراحی، کنترل، مدیریت وبرنامه ریزی تولید درکارخانجات کوچک وبزرگ را درآینده درسطحی فراتر از آنچه امروزه در دسترس است فراهم خواهد ساخت .
اصطلاح CAD/CAM مفهوم کامل وجامع طراحی وتولید از طریق سیستم های رایانه ای را به نحومؤثری درخود جای داده است. هدف CAD/CAM نه تنها خودکار نمودن فازها ومراحلی از طراحی و تولید، بلکه خودکار کردن انتقال اطلاعات وبرنامه ریزی ها از مرحله طراحی تا مرحله تولید می باشد. دریک سیستم مطلوب CAD/CAM امکان دسترسی به اطلاعات ومشخصه های طرح های قبلی و اعمال تغییر واصلاح آنها برای تولید قطعات جدید وجود دارد. همچنین برنامه های ماشینکاری و سایر فرامین کنترل لازم به صورت خودکار استخراج شده و توسط اجزای ارتباطی، مستقیما ًبه ایستگاههای کاری و یا تجهیزات کنترل عددی ارسال می گردد.
طراحی به کمک کامپیوتر را می توان استفاده مؤثرازتکنولوژی رایانه در جهت خلق، اعمال تغییرات واصلاحات، تحلیل، بهینه سازی و مستند نمودن یک طرح صنعتی قلمداد کرد. بدین منظورسیستم های رایانه ای متشکل از اجزای مختلف سخت افزاری و نرم افزاری برای انجام عملیات طراحی خاص که مورد نیاز کاربر است مورد استفاده قرار می گیرند. سخت افزار CAD ، اغلب شامل رایانه، یک یا چند ترمینال تصویری، صفحه کلید وتجهیزات جانبی دیگر می باشد.
نرم افزار CAD نیز شامل برنامه های رایانه ای است که به منظور به کارگیری بخش گرافیک رایانه در تسهیل عملیات مهندسی، مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال می توان به برنامه های تحلیل تنش-کرنش اجزاء مکانیکی، پاسخ دینامیکی مکانیزم ها، محاسبات انتقال حرارت و ازاین قبیل مسائل علم مکانیک اشاره نمود.
به هر فرایند ساخت خودکار کا قابلیت کنترل با کامپیوتر را داشته باشد CAM گفته می شود. (Computer Adied Manufacturing)
مفهوم CAM بر پایه ی پیشرفت ماشین های کنترل عددی NC در دهه های ۱۹۴۰ و ۱۹۵۰ گسترش یافت. اکنون CAM فرایندهای ساخت خودکار مختلفی را تحت پوشش خود قرار داده است. مانند فرزکاری، تراشکاری، برش با شعله، برش با لیزر، پانچ، نقطه جوش و وایرکات.
گسترش همزمان روبات های کنترل کامپیوتری و کارخانجات خودکار به پیشرفت واحدهای ساخت کامل، سیستم های تحت کنترل کامپیوتر مرکزی و سرانجام به آنچه که تحت فلسفه ای به نام (Flexible Manufacturing System) FMS شناخته شده است منجر شد و واژه ی CAM از درون این مجموعه و فناوری ساخت تحت کنترل کامپیوتر سربرآورد. تولید به کمک کامپیوتر(CAM) را می توان استفاده مؤثر از تکنولوژی رایانه به منظوربرنامه ریزی، مدیریت وکنترل عملیات ساخت یک سازه یا تجهیز در ارتباط مستقیم یا غیر مستقیم با منابع تولید دانست. فرآیند تولید به کمک کامپیوتر را می توان در چهارچوب دو قالب اساسی تقسیم بندی نمود:
الف) برنامه ریزی تولید :
عملیاتی از CAM که در ارتباط با برنامه ریزی تولید مطرح میشود. عملیاتی هستند که درآن ها رایانه به صورت غیر مستقیم برای پشتیبانی تولید مورد استفاده واقع میشود ولی ارتباط مستقیمی بین رایانه و فرآیند تولید وجود ندارد. اصطلاحا ً در این موارد رایانه به صورت off –line وتنها جهت تدارک اطلاعات برنامه ریزی و مدیریت فعالیت های تولیدی به کار می رود.
تعدادی از این قبیل وظایف عبارتند از :
- طراحی و برنامه ریزی فرآیند به کمک کامپیوتر (CAPP)
- فراهم ساختن اطلاعات مربوط به قابلیت ماشینکاری مواد
- تهیه واستخراج برنامه های ماشینکاری کنترل عددی به زبان های مختلف شامل برنامه :
- کنترل حرکت ابزاردرعملیات فرزکاری و تراشکاری CNC
- گسترش اعمال استانداردهای مناسب در برنامه ریزی تولید از قبیل برآورد و ارائه زمان
- استاندارد لازم در فعالیت های متنوع تولیدی
- ایجاد تعادل در موضع دهی قطعات بر روی یک خط مونتاژ
- برنامه ریزی تولید ، فراهم نمودن لیستی از ترکیب وتوالی عملیات مورد نیاز برای تولید یک محصول ویژه، نگهداری محصولات در انبار، برنامه ریزی سفارش مواد مورد نیاز و…
ب) کنترل تولید:
دومین دسته از فعایت های CAM ، همان عملیاتی است که در آنها مستقیما ً از رایانه به منظور کنترل فرآیند تولید استفاده می گردد. این فعالیت ها، مدیریت و کنترل عملیات فیزیکی در کارخانه ازجمله کنترل فرآیند، کنترل کیفیت، کنترل فعالیت های کارگاهی و انبارداری، مونیتورینگ و نظارت برنحوه اجرای فرآیند و… شامل می شود. استفاده از کنترل فرآیند به کمک رایانه، امروزه دربسیاری از سیستم های تولید صنعتی خودکار ازجمله خطوط انتقال (Transfer Lines )، سیستم های مونتاژ(Assembly sys)، ماشین های کنترل عددی، روباتیک، حمل ونقل مواد وسیستم های ساخت انعطاف پذیر (FMS)، متداول شده است.
مهم ترین اجزای CAM :
الف) تکنیک های برنامه نویسی و تولید با CNC
ب) مونتاژ و ساخت روباتیک تحت کنترل کامپیوتر
پ) سیستم های ساخت انعطاف پذیر (FMS)
ت) تکنیک های بازرسی و معاینه به کمک کامپیوتر(CAI)
ث) تکنیک های تست به کمک کامپیوتر (CAT) .
نقش CAD/CAM در چرخه تولید:
برای درک اهمیت و ارائه چشم اندازی به گستره وسیع تکنولوژی CAD/CAM درعملیات تولید، مناسب است در اینجا فعالیت های متنوعی که در طراحی وتولید یک محصول بایستی انجام گیرد را مورد ارزیابی قراردهیم.
به این فعالیت ها تحت عنوان چرخه تولید اشاره می کنیم
متناسب با گروه مشتریان و بازار فروش محصولات، تفاوت هایی ممکن است در چرخه تولید ایجاد شود، مثلا ً ممکن است طراحی محصول بوسیله خود مشتری وتولید آن توسط سازنده دیگری انجام گیرد و یا هر دو عمل طراحی و ساخت توسط یک شرکت سازنده صورت پذیرد در هرحال این چرخه با یک ایده برای تولید شروع می شود. این ایده، پس از پالایش وتحلیل، بهینه سازی شده و به یک طرح تولیدی برای ورود به مرحله طراحی مهندسی تبدیل می شود این طرح همراه با یک سری پیش نویس ها ونقشه هایی که نحوه ساخت محصول را نشان می دهند به صورت مدارک ساخت تجهیز جمع آوری می شود. پس ازپایان مرحله طراحی، فعالیت های بعدی یعنی ساخت محصول آغاز می گردد.
برنامه ریزی فرآیند در واقع به گونه ای تنظیم می شود که مراحل متوالی عملیات مورد نیاز برای ساخت قطعات به خوبی ارائه گردد.
در برخی از موارد لازم است تجهیزات و ابزارآلات جدید نیز برای تولید محصولات جدید مورد استفاده قرار گیرد که بنا به نیاز می توان آن تجهیزات را در یک چرخه تولید مورد استفاده قرار داد.
در مرحله دوم برنامه ریزی تولید، لزوم ساخت تعداد معینی قطعه در زمان مشخصی مورد بررسی قرارمی گیرد، هنگامی که همه این مراحل طی شد قطعه وارد مرحله تولید نهایی می شود، پس ازآن تحت عملیات کنترل کیفیت قرار می گیرد و سپس به مشتری تحویل می گردد.
همان گونه که مشاهده می شود، CAD/CAM سایه خود را برروی تمامی عملیات چرخه تولید گسترانده است. درفرآیندها و روش های ساخت طراحی مدرن، رایانه به ابزاری نافذ، مفید و در عین حال غیرقابل چشم پوشی تبدیل شده است. ازنظر استراتژیکی و رقابتی این مسئله بسیار حائز اهمیت است که تولید کنندگان وافرادی که درخدمت تولید هستند، CAD/CAMرا همراه نکات ظریف وکاربردی آن بدانند.
اکثر سیستم های خودکار، امروزه از رایانه استفاده می کنند. تکنولوژی اتوماسیون ازجنبه تاریخی مقدم برتکنولوژی رایانه های مدرن قرارمی گیرد. نمونه های موجود از مکانیزم ها وخطوط جریان نیمه خودکار که اولین روزهای تولید صنعت خودرو مربوط می شود گواهی بر این ادعاست، بنابراین این ارتباط تنگاتنگ میان کامپیوترهای دیجیتال و اتوماسیون در تولید، درگذشته هرگز به صورت امروزی در دسترس نبوده وکاربردی نداشته است به طوری که می توان گفت استفاده از رایانه در زمینه ساخت وتولید تا قبل از اوایل دهه ۱۹۶۰ رواج چندانی نداشته است.
هم چنان که هزینه رایانه ها رو به کاهش و بر توانایی آنها افزوده می گردد، امکان استفاده ازآنها در شاخه طراحی و ساخت و تولید ازنظر اقتصادی توسعه یافته است. هدف مشترک از بکارگیری CAD/CAM و اتوماسیون ،کاهش زمان چرخه تولید محصولات را در زندگی بهبود بخشید.
حال در این بخش از مقاله به افزونی که توسط شرکت اتودسک ارائه شده است می پردازیم:
در اکتبر سال ۲۰۱۲، شرکت اتودسک برای کاربردهای تولید به کمک کامپیوتر، افزونه Solidworks CAM را به ارائه نمود. و یک سال بعد اعلام کرد افزونه HSMXpress برای دانلود آماده شده و در نرم افزار Autodesk Inventor ادغام نمود.
بنابراین دو نسخه HSMXpress و HSMProfessional برای عملیات مربوط به تولید قطعه طراحی شده است . در واقع HSMXpress یک نرم افزار CAM رایگان با درجه آزادی ۲.۵ است که CAM در صفحه X / Y است و در کنار آن HSMProfessional با درجه آزادی ۳D یک CAM سه درجه آزادی می باشد خواهد بود، و در فضای سه بعدی X / Y / Z عملیات ماشینکاری را شبیه سازی می کند .
Autodesk Inventor HSM پلاگینی برای نرم افزار Autodesk Inventor است که در واقع باعث افزوده شدن قابلیت های CAM به نرم افزار Inventor می شود. این افزونه به طور تخصصی برای رسم و تعیین مسیر حرکت دستگاه‌های فرزکاری، ماشین کاری و خم کاری است و علی الخصوص برای دستگاه‌های CNC بسیار کاربرد دارد.
این افزونه راه حل نرم افزاری یکپارچه در حوزه CAD/CAM در شاخه طراحی قطعات مکانیکی است که علاوه بر فراهم آوردن تمامی قابلیت های مدلسازی و شبیه سازی به طراحان، مهندسین CNC کمک می کند تا طرح های خود را به طور مستقیم و با سرعت بیشتری به قطعات ماشینی تبدیل کنند.
این نرم افزار به طور پیش فرض قابلیت‌های CAD را داشته و امکان تبدیل فایل‌های CAD به مسیرهای قابل خواندن توسط دستگاه تراش را دارا می‌باشد و همانگی آن با سایر نرم افزارهای Autodesk این امکان را می‌دهد تا بتوان هر ایده و مدل مفهومی را واقعی سازی کرد.
قابلیت‌های اصلی Autodesk Inventor HSM:
– طراحی مسیر ابزار فرز کاری ۲.۵ و ۳ بعدی
– طراحی toolpath (خط برش) در مدل های ۲٫۵D, 3D, 3+2, و ۵-axis
– قابلیت پیشرفته CNC Editor
– سازگار با مدل‌های مختلف دستگاه های تراش کاری
– قابلیت برنامه نویسی دستگاه‌های تراش
– طراحی مسیرهای خم کاری فلزات
– سازگار با Inventor 2016، ۲۰۱۷ و ۲۰۱۸
– پشتیبانی از فایل‌های CAD
– خروجی CNC قابل ویرایش
– ابزارهای شبیه سازی و اعتبارسنجی خط برش
** به امید موفقت و پیروزی
