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Module 1: Fabrication et conception de composants

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CAO-Conception et fabrication de systèmes automatisés

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TOPIC 3 CAD-Conception et fabrication de systèmes automatisés

Principes de conception des composants mécaniques Nous avons besoin de composants électriques et électroniques pour le système automatisé souhaité. Ces composants sélectionnés sont basés sur la connaissance approfondie du principe de travail et de la construction de ces composants, puis ces composants sont achetés sur le marché. Les composants mécaniques sont également nécessaires pour construire un système automatisé. Les composants mécaniques peuvent être différents de la structure des mécanismes de liaison du système automatisé ; il s'agit du schéma ou du corps du système automatisé. Tous ces composants mécaniques doivent être conçus et ensuite décider si ces composants doivent être fabriqués à l'intérieur ou doivent être achetés à l'extérieur. Fondamentalement, il y a deux aspects, le premier est la conception des éléments mécaniques et le second aspect est la décision sur la fabrication ou le marché. La première option peut être de concevoir les composants à la maison, mais d'acheter les composants sur le marché. Le deuxième scénario consiste à concevoir et à fabriquer les composants à l'interne. Cette décision dépend entièrement de nombreux facteurs. Ces facteurs peuvent être le coût associé aux composants qui est le facteur principal, deuxièmement, la disponibilité des composants sur le marché. Un exemple simple est les pièces d'attache, les attaches standard telles que les vis ou les écrous ou les rivets disponibles sur le marché. Il ne sert à rien de fabriquer ces pièces d'attache à la maison, ils peuvent être fabriqués à l'aide d'un équipement. Mais si les composants de bonne qualité sont disponibles sur le marché, il serait plus sage d'acheter les composants sur le marché et de les utiliser pour notre destination qui est l'assemblage ou le développement de produit. Certains composants peuvent ne pas être disponibles sur le marché. Ces composants doivent être conçus à l'interne et nous devons choisir un processus de fabrication adéquat et aller pour la production réelle de ce composant. Sur l'écran, nous pouvons voir les différentes fonctions et opérations qui doivent être exécutées au cours d'un cycle de vie produit typique. Le cycle de vie du produit commence par le marketing, les gens de marketing fourniront les entrées à l'équipe de conception. En fonction de ces intrants, des activités de conception seront réalisées et après que les activités de fabrication seront effectuées. Toutes ces activités sont regroupées pour identifier les besoins de conception, en dérivant les spécifications de conception, l'étude de faisabilité de la conception et la conceptualisation de la conception. Ces 4 activités sont combinées et la conception est synthétisée. Nous avons besoin de la conception de l'équipe marketing et des clients, nous précisons ces exigences dans les nombres ou nous trouvons les spécifications basées sur les entrées qui sont le besoin du client. Et après cela, l'étude de faisabilité est réalisée, s'il est possible de fabriquer le produit ou s'il est possible de modifier la conception existante du produit selon les besoins du client. Après cela, la conception est révisée ou modifiée et le concept révisé est généré, ce que l'on appelle la conceptualisation de la conception. Ces 4 activités sont embrayées ensemble et ce processus est appelé synthèse de la conception. Après la conceptualisation de la conception du produit, nous analysons la conception et l'application des principes d'ingénierie mécanique et ensuite nous trouvons les paramètres de conception optimaux. Nous trouvons le matériau de forme de la taille et les dimensions du produit en appliquant le principe de l'ingénierie mécanique. Ensuite, les essais ou l'évaluation de la conception sont effectués, puis la conception est documentée, les documents et les dessins de production sont faits et ces dessins seront envoyés au service de la fabrication ou au service de production pour la fabrication réelle. L'analyse du modèle, la conception du produit, la conception de l'optimisation, la documentation d'évaluation et de conception, sont regroupées et ce processus est appelé analyse de la conception. Le module de synthèse de conception ou les activités de synthèse de conception analysent la philosophie du développement du produit. Les objectifs du développement de produit ou le motif derrière le développement du produit, puis dans cette opération les fonctionnalités prévues sont analysées et le caractère unique de ce produit est défini. Le deuxième groupe d'activités qui est réalisé sont les activités d'analyse. Les activités d'analyse dépendent de l'analyse technique, de l'application des principes de génie mécanique et de la conception conceptuelle qui est convertie en modèle basé sur l'ingénierie ou le prototype. Après avoir testé ce modèle ou le prototype nous pouvons directement aller pour sa production. En général, quelles sont les différentes étapes de la conception d'un composant mécanique? La première étape de la conception d'un composant mécanique consiste à identifier le besoin de conception. Nous devons spécifier clairement le besoin de conception, en ce qui concerne les composants mécaniques, et nous devons identifier la taille, la forme du composant mécanique. Nous devons appliquer la connaissance de l'ingénierie mécanique. Une connaissance fondamentale est requise de la force des matériaux, qui traite de l'analyse des contraintes et des déflexions dans les matériaux qui sont sous charge. Pour fabriquer n'importe quel produit physique nous avons besoin des matériaux et nous devons savoir comment les matériaux se comportent sous l'application de la charge. L'exemple simple peut être la fourche d'un chariot élévateur à fourche, qui est constitué de la matière d'acier. Mais quel genre de matériau d'acier est nécessaire ce qui devrait être sa force. Il est essentiel de comprendre et de préciser la force du matériau lorsque nous suggérons certains matériaux pour l'opération. Nous ne pouvons pas avoir les fourches en plastique pour le chariot élévateur qui est utilisé dans l'application industrielle. Il est certain que nous devons aller pour l'acier qui a une très bonne résistance, deuxièmement, les connaissances que nous avons acquises au cours de l'analyse des contraintes et des déflexions vont certainement rendre le design sûr. L'objectif est d'étudier la résistance du matériau et de découvrir les contraintes et les déflexions, afin que la conception du produit soit sûre et que nous puissions facilement aller pour la fabrication de ce produit. Le prochain aspect important de la conception mécanique est l'application du principe de la mécanique solide. La mécanique solide comprend l'étude de la déformation et du mouvement des matériaux solides qui sont utilisés dans un produit ou un système. Les matériaux solides seront sous l'action de diverses forces. Lorsque les matériaux ou les composants sont sous l'action des forces, ainsi que les composants se déplacent, l'application des forces y est également. L'étude de la déformation sous l'action des forces et des mouvements contribuera à développer un produit robuste et un système automatisé robuste. Le troisième aspect en ce qui concerne le génie mécanique concerne la cinématique des systèmes automatisés. Divers mécanismes sont mis en place et le système automatisé est également appelé "machines automatisées". Ces mécanismes ont des liens divers et ils sont reliés entre eux par des articulations. Lorsque ces liens se déplacent les uns avec les autres, ce qui est la transmission des mouvements et des forces. Le principe de l'ingénierie mécanique qui traite de l'étude du mouvement d'un système de corps sans tenir compte directement des forces qui affectent le mouvement est appelé comme la cinématique. La cinématique traite essentiellement du mouvement d'un système particulier ou sans tenir compte de l'effet des forces sur la motion. En appliquant ces principes d'ingénierie mécanique, les ingénieurs de conception obtiennent les dimensions finales du produit, puis le design est testé. Pour tester la conception, un modèle ou un prototype de ce produit souhaité est créé. Quelle est la différence entre le modèle et le terme prototype, qui sont utilisés dans la conception du produit.

Question d'évaluation#1 Organiser les phases suivantes de "Synthèse" dans le processus de conception d'un cycle de vie de produit. Cliquez et faites glisser les boîtes de réponses, en les plaçant dans l'ordre correct, en haut à bas, c'est-à-dire d'abord à la dernière.

Réponse correcte: besoin de conception, spécifications de conception, étude de faisabilité avec collecte d'informations et conceptualisation de conception

Modèle versus prototype dans le développement de produits La première différence entre un modèle et un prototype est un modèle qui montre l'apparence du produit souhaité, de sorte qu'il ne fonctionne pas. Un modèle montrera simplement l'apparence physique du produit et de l'extérieur du produit. La façon dont le produit ressemblera après son développement est appelé la modélisation. Cependant, un prototype est le prototype fonctionnel, c'est pourquoi il aura toutes les fonctionnalités et les fonctionnalités qui sont incorporées dans le produit. C'est un modèle de travail du produit appelé prototype. La seconde différence entre le modèle et le prototype est en général les modèles sont utilisés pour la visualisation. Pour visualiser la taille, la forme ou l'apparence du produit après son développement et en général, le modèle est utilisé pour l'affichage ou l'objectif de démonstration. D'autre part, le prototype est utilisé pour l'évaluation des performances et l'analyse du produit. Sur la base de l'évaluation des performances ou de l'analyse, le produit peut être encore amélioré avant le début de la production. Lors du développement de l'échelle de modèle peut être appliquée, la mise à l'échelle signifie que la taille du produit peut être réduite. Par exemple, si nous essayons de mettre au point un véhicule guidé automatisé, la taille du véhicule guidé automatisé est en mètres. Cependant, la forme finale du véhicule guidé automatisé peut être visualisée en le détartrage. En utilisant une imprimante 3D, un modèle plus petit du véhicule guidé automatisé peut être développé, ce qui vous aidera à visualiser son apparence après le développement. Mais dans le cas du prototype, il doit s'agir de l'échelle réelle, il devrait avoir les dimensions exactes du produit final. Le modèle sera constitué de l'extérieur ou de la peau du produit, le prototype aura l'extérieur qui est la peau ainsi que les parties intérieures ou les composants et le mécanisme. De toute évidence, comme nous ne développons que la peau ou la partie extérieure du produit, le coût associé au développement d'un modèle est moindre par rapport au développement du prototype. Le développement du prototype a également pour objet la conception et le développement de ses composants et de l'assemblage. De plus, le développement du prototype prendra plus de temps. Aujourd'hui, l'impression 3D est utilisée de façon complète et l'impression 3D se fait sous la philosophie du prototypage rapide. Le modèle 3D doit être développé pour la première fois et ensuite, le modèle 3D peut être utilisé pour développer les modèles basés sur RP. L'impression 3D est également utilisée pour développer les différents composants du prototype. Si ce n'est pas possible en utilisant l'impression 3D, alors la fabrication classique est adoptée. Si nous n'avons pas l'imprimante 3D métallique, mais que certains composants doivent être fabriqués à l'aide de l'acier ou des métaux. Dans ce scénario, les composants qui sont composés de l'acier, nous devons aller pour la fabrication conventionnelle comme la coulée, nous devons aller pour l'usinage de cette coulée. Par conséquent, le temps nécessaire pour mettre au point un prototype est assez long. Avec l'utilisation de la technologie d'impression 3D maintenant, il est de quelques minutes ou quelques heures pour développer la peau d'un produit typique dans son mode de mise à l'échelle. Maintenant, il y a aussi d'autres 2 modes qui sont utilisés dans la modélisation, il s'agit du mode virtuel de modélisation et du mode physique de modélisation. En mode virtuel de modélisation, on utilise des ordinateurs qui aident à visualiser le modèle au format numérique. La modélisation numérique et les imprimantes 3D nous aident à développer les modèles physiques du produit. Bien sûr, la modélisation 3D ou la modélisation numérique est pratique pour moins de temps, mais les compétences requises pour développer les modèles 2D ou 3D du produit doivent être acquises. A cette fin, il est essentiel d'avoir la connaissance de l'application des ordinateurs pour développer les modèles à 2 dimensions ou les modèles tridimensionnels du produit. Bien sûr, la modélisation 3D ou la modélisation numérique est pratique pour moins de temps, mais les compétences requises pour développer les modèles 2D ou 3D du produit doivent être acquises. A cette fin, il est essentiel d'avoir la connaissance de l'application des ordinateurs pour développer les modèles à 2 dimensions ou les modèles tridimensionnels du produit. Ces images nous donneront une meilleure idée du concept du modèle et du prototype. On peut voir le modèle d'une lampe, ces lampes sont imprimées en 3D et ont beaucoup de liens qui sont connectés les uns aux autres. Mais ils ne sont pas fonctionnels, ils sont rigides et ne bouent pas. De plus, ces lampes n'ont pas les connexions électriques. Ces modèles ne font que donner l'idée de la façon dont la couverture du modèle ou de la lampe serait après la production. Le même concept est là pour un avion militaire que nous pouvons voir sur notre écran, c'est le modèle d'argile de l'avion militaire qui est développé pour savoir comment exactement son apparence physique serait après son développement. Le troisième exemple est un simple pont, c'est-à-dire la structure civile. En ce qui concerne les prototypes, nous pouvons voir un robot très connu appelé SpotMini. C'est le prototype du produit final souhaité qui a toutes les fonctions et fait toutes les activités du produit final. Pour développer les modèles virtuels ou pour avoir la modélisation virtuelle, il est essentiel de comprendre les principes de CAO. Ces images nous donneront une meilleure idée du concept du modèle et du prototype. On peut voir le modèle d'une lampe, ces lampes sont imprimées en 3D et ont beaucoup de liens qui sont connectés les uns aux autres. Mais ils ne sont pas fonctionnels, ils sont rigides et ne bouent pas. De plus, ces lampes n'ont pas les connexions électriques. Ces modèles ne font que donner l'idée de la façon dont la couverture du modèle ou de la lampe serait après la production. Le même concept est là pour un avion militaire que nous pouvons voir sur notre écran, c'est le modèle d'argile de l'avion militaire qui est développé pour savoir comment exactement son apparence physique serait après son développement. Le troisième exemple est un simple pont, c'est-à-dire la structure civile. En ce qui concerne les prototypes, nous pouvons voir un robot très connu appelé SpotMini. C'est le prototype du produit final souhaité qui a toutes les fonctions et fait toutes les activités du produit final.

Question d'évaluation#2 Laquelle des images suivantes est un exemple de prototype? Cliquez sur la zone correcte de l'image (un cercle bleu avec une croix apparaîtra).
La bonne réponse est la deuxième image de gauche.

Technologie informatique pour la conception et la fabrication Pour développer les modèles virtuels ou pour avoir la modélisation virtuelle, il est essentiel de comprendre les principes de l'ASC. L'ASC n'est rien d'autre que l'application de la connaissance de la modélisation géométrique et de l'infographie pour résoudre les problèmes de conception, les principes de la modélisation géométrique sont appliqués et les graphiques d'ordinateur sont utilisés pour visualiser la partie digitalement à l'écran virtuellement. Cette activité nous aide à concevoir les composants en mode virtuel. C'est ce que l'on appelle la conception assistée par ordinateur. De la même façon, les ordinateurs nous aident à automatiser l'opération de fabrication. Mais l'idée des opérations de fabrication peut facilement être automatisée avec l'utilisation d'ordinateurs. Un exemple simple est la génération du code de programmation de pièce GNM, qui est utilisé dans les opérations d'usinage CNC. Mais pour générer ces codes ou pour utiliser les ordinateurs dans la fabrication, les dessins à base de CAO et l'automatisation requise sont nécessaires. L'application de CAO et l'automatisation pour résoudre le problème de fabrication n'est rien d'autre que le CAM. CAM n'est rien d'autre que la fabrication assistée par ordinateur et la CAO est une conception assistée par ordinateur. L'ASC peut être définie comme l'intégration des techniques informatiques pour la conception technique. Les systèmes CAO nécessitent certains matériels et logiciels spécialisés. Quels sont les éléments matériels nécessaires pour que le système de CAO soit mis en place? Les unités d'entrée et les unités de sortie sont obligatoires. Les dispositifs d'entrée sont une souris ou un joystick typique, des boules de tracker, des tablettes, des stylos à digi ou des stylos numériques. Avec ces unités d'entrée, les informations requises sont entrées pour effectuer l'opération de conception. Et quelles sont les différentes unités de sortie ou la variété de types de présentations comme les écrans LCD, les écrans LED, les affichages à base de plasma, les imprimantes et les traceurs. Les traceurs industriels sont d'une taille énorme, en mètres et ils sont utilisés pour développer le plan du produit. Avec ces périphériques d'entrée et ces périphériques de sortie, les modèles numériques du produit sont générés. Après avoir généré les modèles numériques du produit, diverses méthodes numériques et la connaissance des matrices matricielles sont appliquées. Et avec l'aide de mathématiques de base comme les équations différentielles, les dimensions du produit sont finalisées. Pour finaliser les dimensions du produit, diverses méthodes d'optimisation sont utilisées de nos jours. Ce sont les méthodes classiques d'optimisation ou les méthodes d'optimisation de l'évolution, telles que l'algorithme génétique. Voyons quels sont les modes de visualisation du produit dans l'environnement numérique. Le premier mode de visualisation est en mode 2 dimensions, sur notre écran on peut voir une caisse de manivelle. Cette unité de manivelle est affichée à l'aide de deux vues différentes. Pour la modélisation 2D, plusieurs vues sont nécessaires, plus de 1 vue est requise pour communiquer les informations relatives au produit.
Il n'est pas possible de communiquer toutes les informations géométriques sur le produit en donnant seulement 1 vue. Pour la fabrication et l'utilisation du dessin, plusieurs vues sont requises et c'est la caractéristique du mode 2D de modélisation. Sur notre écran, nous pouvons voir un produit typique et il montre aussi la vue en coupe du produit. Les dimensions sont fournies et l'ingénieur de production comprendra la signification de ces dimensions. Pour fabriquer un composant, il ne s'agit pas seulement des dimensions du produit qui sont requises. L'ingénieur de conception doit également fournir les informations sur la rugosité de la surface, les tolérances sur les dimensions ainsi que sur les caractéristiques. Il est essentiel que l'ingénieur concepteur fournisse toutes ces informations et une fois que ces informations sont fournies, un dessin 2D simple sera converti en dessin de production. Sur l'écran wecan voir un dessin de production typique qui a 2 vues. Nous pouvons voir une vue en coupe et la vue de face. C'est la face avant de la roue et c'est la vue en coupe. En plus des dimensions, les valeurs de tolérance sont également fournies. Les tolérances ne sont rien d'autre que les écarts admissibles sur la dimension de base de la caractéristique. Il s'agit de la 40 si la dimension de base côté positif il n'y a pas de tolérance et aucune division n'est permise, sur le côté négatif moins 0,12 est autorisé. En outre, les valeurs de rugosité sont également fournies là où elles sont également requises pour générer la finition de surface de la qualité requise. Les dessins de production ont également des informations sur diverses caractéristiques telles que le nombre de trous et leurs diamètres respectifs. Lorsque de telles informations détaillées sont fournies en ce qui concerne la fabrication du composant, il s'agit alors d'un droit de production. Le mode de visualisation suivant est la modélisation 3D. Dans les solides de modélisation 3D sont utilisés pour visualiser les objets, les solides ont des surfaces qui sont faites de courbes. Les courbes sont reliées les unes aux autres qui font une surface et les surfaces sont cousues ensemble pour développer les solides. Sur l'écran on peut voir la vue éclatée d'un modèle 3D type. Ce modèle 3D dispose de plusieurs fonctions ou objets qui sont assemblés avec un certain emplacement géométrique. Ces caractéristiques sont en relation avec les autres dispositifs adjacents. Dans la modélisation 3D, les objets 3D sont représentés dans le plan 2D. Sur l'écran on peut voir la variété des façons de visualiser l'objet. Il s'agit du modèle filaire et il s'agit du modèle de surface ou du modèle solide. Nous pouvons attacher des couleurs au schéma du modèle solide et même nous pouvons attacher les matériaux. Dans la modélisation 3D nous pouvons rendre les objets que nous pouvons avoir les effets de la lumière. Un modèle de surface typique d'une peau de voiture est montré à l'écran. En ce qui concerne les composants industriels, les modèles 3D sont plus efficaces ; ils sont moins ambigus, faciles à comprendre et c'est un meilleur moyen de communication. Sur l'écran on peut voir un accord de raccordement de piston. Il s'agit du piston d'un moteur, d'un anneau à piston, d'une tige de raccordement, d'une broche à piston qui aide à raccorder la tige de raccordement avec le piston, il y a diverses attaches qui sont utilisées. Avec le modèle 3D, il est très facile pour nous de visualiser les composants et de développer les dessins d'assemblage, les vues éclatées ou les dessins relatifs à la maintenance. Tous ces types de dessins sont basés sur la modélisation 3D et rendent facile la vie du concepteur et de l'ingénieur de production. En plus des dessins de production ou des dessins mécaniques typiques, les modèles 3D sont très utilisés de nos jours pour le divertissement. Nous pouvons voir la variété des modèles 3D, qui sont également utilisés pour développer les vues réalistes des différents produits. La modélisation 3D est également utilisée pour concevoir et développer les dessins de mobilier et d'architecture. Après le développement de ces modèles numériques, le principe de l'ingénierie mécanique est appliqué pour les tester. Le matériau est fixé, les forces sont appliquées et ensuite la déformation se trouve dans ce composant mécanique. A cette fin, les techniques numériques telles que la méthode des éléments finis et divers logiciels à base de FEM sont disponibles sur le marché de nos jours. Il s'agit de l'ANSYS ou de l'ABACUS. En plus de cela si le produit ou le système a le fluide, alors il y a beaucoup de logiciels basés sur l'analyse des fluides qui sont également disponibles, tels que le fluent ou le gambit. Lorsque l'analyse des produits est effectuée à l'aide du logiciel, c'est-à-dire l'ingénierie assistée par ordinateur ou l'analyse assistée par ordinateur. Cette analyse est très importante pour déterminer les valeurs optimales des paramètres aux fins prévues. Il peut s'agir du produit mécanique ou du produit civil ou du produit architectural, nous devons donc trouver les valeurs finales des paramètres. De plus, l'ASC nous aide à élaborer les plans de processus ou les plans de production.

Question d'évaluation#3 Quels sont les avantages de l'application de CAE (Ingénierie assistée par ordinateur) dans la fabrication d'éléments pour les systèmes automatisés? Choisissez trois réponses.

Réponse correcte: Simulation numérique, Déflection d'analyse et Optimisation Réponse incorrecte: Créativité Robotique