اتوماسیون طراحی مکانیکی

اتوماسیون طراحی مکانیکی  
رشد سریع تکنولوژی در زمینه طراحی، ساخت و تولید و همچنین پیچیدگی قطعات و ماشین آلات، مهندسان و طراحان را در شرایطی قرار داده است که دیگر بدون استفاده از کامپیوتر، امکان طراحی و ساخت قطعات صنعتی برای آنها وجود ندارد.
امروزه نرم افزارهای طراحی مهندسی مناسبی به منشظور طراحی قطعات و مجموعه های مکانیکی جهت استفاده مهندسان ارائه شده اند که به آنها نرم افزارهای طراحی مکانیکی (Mechanical Design Software- MDS) می گویند.
نرم افزارهای طراحی مکانیکی، نه تنها به مهندسان در طراحی و ساخت قطعات، قالبها و ماشین آلات صنعتی پیچیده کمک می کنند، بلکه با شبیه سازی واقعیت فیزیکی و قرارگیری طرح در شرایط واقعی سینماتیکی و دینامیکی، امکان بررسی و تجزیه و تحلیل طرح را به منظور طراحی بهینه قبل از ساخت آن به مهندسان می دهند. این دو قابلیت (طراحی و شبیه سازی) امکان تجزیه و تحلیل قطعات، قالبها و ماشین آلات را قبل از ساخت برای طراحان فراهم می کند؛ به طوری که طراح با ساخت هر یک از قطعات در کامپیوتر و کنار هم قرار دادن و بررسی و تجزیه و تحلیل آنها در بارگذاریهای مختلف و شبیه سازی مکانیکی مجموعه مونتاژی، امکان بررسی مجموعه کامل طرح را دارد؛ حتی با شبیه سازی نیروی وارد شده از خارج، سیستم امکان بررسی واکنش مجموعه قطعات را در برابر بارگذاریهای خارجی داراست. در این مجموعه، طراح ضمن دارا بودن توان تغییر هر یک از قطعات، امکان بررسی تغییرات را روی کل سیستم دارد.
این بدان معناست که امروزه، نرم افزارهای طراحی تنها جهت ساخت یک مدل سه بعدی در کامپیوتر به کار نمی روند، بلکه به منظور طراحی یک قطعه مکانیکی در چهارچوب یک سیستم فعال، شناور و کاملاً متغیر با معادلات مکانیکی استفاده می شوند که قابلیت اعمال تمامی فاکتورهای جانبی محیطی را روی سیستم دارد. علاوه بر آن، طراح قادر است در هر مقطع از طراحی، هر نوع تغییر مورد نظر خود را اعمال کند و رفتار سیستم را در برابر تغییرات جدید بررسی کند. به یک چنین سیستمی، اتوماسیون طراحی مکانیکی (Mechanical Design Automation- MDA) می گویند.
این سیستم باعث شده است تا نرم افزارهای طراحی مکانیکی از حالت یک ابزار خارج شوند و تبدیل به یک همکار برای طراح گردند تا مسائلی را که طراحان در نظر گرفته اند یا از حیطه توانایی ذهنی انسان خارج می باشند، درنظر داشته باشند. به همین دلیل، این گونه نرم افزارها قابلیت خود را زمانی به خوبی نشان می دهند که کاربران آنها با اصول طراحی مکانیکی آشنایی کامل داشته باشند.

معرفی نسل جدید نرم افزارهای طراحی مکانیکی
از زمانی که پیشرفت تکنولوژی، مهندسان و طراحان را مجبور کرد که از طراحی دوبعدی روی کاغذ دست بردارند و طراحی دو بعدی کامپیوتری را ادامه دهند، حدود ۲۰ سال می گذرد و هیچ کس فکر نمی کرد که در طول این مدت از تکنولوژی طراحی مکانیکی، پنج نسل بگذرد.
در نسل اول، تنها تهیه نقشه دوبعدی (۲D Drafting) روی کامپیوتر و ارسال آ‹ روی کاغذ مطرح بود.
در نسل دوم، ساخت مدلهای سیمی (Wire frame Models) به منظور نمایش بهتر قطعات مطرح گردید.
در نسل سوم، ساخت مدلهای صلب (Solid Models) جای خود را باز کرد. این نسل برای نمایش مناسبتر قطعات براساس جنس آنها و استخراج اطلاعات مهندسی و داده های مربوط به جرم جسم (Mass Properties) استفاده گردید.
نسل چهارم، بسیار توانمندتر بود و تأثیر زیادی روی تکنولوژی طراحی مکانیکی گذاشت. این نسل، اولین گامها را به سمت اتوماسیون طراحی مکانیکی برداشت. در یک نرم افزار طراحی غیرپارامتریک (نسل سوم)، در صورت نیاز به تغییر هندسی یک قطعه، طراح باید مجدداً قطعه را طراحی کند. در صورتی که در یک نرم افزار پارامتریک (نسل چهارم)، با تغییر مقدار اندازه های پارامتریک که روی قطعات قرار دارند، قطعه به صورت خودکار خود را با اندازه های جدید تطبیق می دهد. ساخت مدلهای سه بعدی پارامتریک، اعمال تغییرات روی مدل مکانیکی در هر مرحله از طراحی بدون نیاز به بازگشت و شروع دوباره طرح، از جمله مزایای جالب توجه نسل چهارم بود.
نسل چهارم (که امروزه اکثر نرم افزارهای طراحی مکانیکی را شامل می شود)، بیشتر در حیطه برقراری ارتباط هندسی پارامتریک بین اجزای طرح عمل می کند و در صورت تغییر در متغیرهای مکانیکی، توانایی انطباق با تغییر جدید را به طور کامل ندارد. به عنوان مثال، در طراحی پره های یک توربین می توان آن را به صورت پارامتریک طوری طراحی کرد که در صورت تغییر در یک اندازه، کلیه اندازه ها و زوایا نیز تغییر کنند؛ اما یک نرم افزار نسل چهارمی قادر به بررسی نوع تأثیر این تغییر روی توان ژنراتور و سیال عبور کننده از پره ها نیست و لازم است که این پره ها، یا ساخته و آزمایش شود (در گذشته)، یا به یک نرم افزار تحلیلگر دیگر منتقل شود و مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد و در صورت عدم انطباق با شرایط طراحی، مجدداً باید تغییرات هندسی لازم در طرح اعمال شود؛ سپس داده ها مجدداً به برنامه تحلیلگر ارسال و نیروهای مورد نظر روی قطعات اعمال گردند (شبیه سازی) و اگر قطعه در برابر نیروهای وارد شده و تنشهای محیطی، نظر طراحان را تأمین کرد، به مراحل بعدی انتقال یابد؛ در غیر این صورت باید مجدداً در طراحی مدل، تغییراتی صورت گیرد و داده ها تبدیل به زبانی شوند که برنامه تحلیلگر صورت می گیرد تا قطعه در شرایط مطلوب طراحی قرار گیرد (شکل زیر). این روش، بسیار وقتگیر و پراشتباه است و امکان از دست رفتن برخی از اطلاعات در حین انتقال و تبدیل داده ها بین برنامه ها وجود دارد.