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CAD - Design e Fabrication of Automated Systems

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ARGOMENTO 3 CAD - Design e Fabrication of Automated Systems

Principi per la progettazione di componenti meccanici abbiamo bisogno di componenti elettrici ed elettronici per il sistema automatizzato desiderato. Questi componenti selezionati si basano sulla conoscenza approfondita del principio di lavoro e della costruzione di questi componenti e poi questi componenti sono procurati dal mercato. I componenti meccanici sono necessari anche per costruire un sistema automatizzato. I componenti meccanici possono essere varietà dei meccanismi di collegamento della struttura del sistema automatizzato; è lo schema o il corpo del sistema automatizzato. Tutti questi componenti meccanici devono essere progettati e poi decidere se questi componenti devono essere fabbricati in casa o sono da procurarsi dall'esterno. In sostanza ci sono due aspetti, il primo è la progettazione degli elementi meccanici e il secondo aspetto è la decisione sulla fabricazione o l'approvvigionamento. La prima opzione potrebbe progettare i componenti in casa, ma acquistare i componenti dal mercato. Il secondo scenario è il design e fabbricare i componenti in casa. Questa decisione dipende del tutto da molti fattori. Questi fattori possono essere il costo associato ai componenti che è il fattore primario, seconda la disponibilità dei componenti nel mercato. Un esempio semplice sono i fasteners, gli elementi di fissaggio standard come viti o dadi o i rivetti disponibili sul mercato. Non ha senso fabbricare questi fastidi in casa, possono essere fabbricate procurando un equipaggiamento. Ma se i componenti di buona qualità sono disponibili sul mercato sarebbe più saggio acquistare i componenti dal mercato e utilizzarli per il nostro scopo che è l'assemblaggio o lo sviluppo del prodotto. Alcuni componenti potrebbero non essere disponibili sul mercato. Questi componenti devono essere progettati in casa e dobbiamo selezionare un corretto processo di fabbricazione e andare per la produzione effettiva di quel componente. Sullo schermo possiamo vedere le varie funzioni e le operazioni che devono essere svolte durante un tipico ciclo di vita del prodotto. Il ciclo di vita del prodotto si avvia con il marketing, le persone di marketing forniranno gli input al team di progettazione. In base a che le attività di progettazione degli input saranno effettuate e dopo che saranno eseguite le attività manifatturiere. Tutte queste attività sono raggruppate per l'individuazione della necessità progettuale, derivando le specifiche di progettazione, lo studio di fattibilità del design e la concettualizzazione progettuale. Queste 4 attività sono combinate insieme e il design è sintetizzato. Stiamo ottenendo il bisogno di design dal team di marketing e dai clienti, stiamo specificando che i requisiti nei numeri o stiamo scoprendo le specifiche in base agli input di cui è necessario il cliente. E dopo aver realizzato lo studio di fattibilità, sia che sia possibile fabbricare il prodotto o se sia possibile modificare la progettazione esistente del prodotto come per necessità del cliente. Dopo che il design viene rivisto o modificato e viene generato il concetto rivisto, che viene definito la concettualizzazione del design. Queste 4 attività sono clubbate insieme e questo processo si chiama sintesi di design. Dopo la concettualizzazione del product design stiamo analizzando il design e applicando i principi di ingegneria meccanica e dopodichè scopriamo i parametri di progettazione ottimali. Scopriamo il materiale di forma dimensionale e le dimensioni del prodotto applicando il principio di ingegneria meccanica. Poi la prova o la valutazione del disegno è fatta e poi il disegno è documentato, i documenti e i disegni di produzione sono realizzati e questi disegni saranno inviati al reparto manifatturiero o al reparto di produzione per la manifattura effettiva. L'analisi del modello, la progettazione del prodotto, la progettazione di ottimizzazione, la documentazione di valutazione e progettazione; questi sono raggruppati e questo processo è chiamato analisi del design. Il modulo di sintesi del design o le attività di sintesi del design stanno analizzando la filosofia dello sviluppo del prodotto. Vengono analizzati gli obiettivi dello sviluppo del prodotto o il movente dietro lo sviluppo del prodotto, poi in questa operazione vengono analizzati le funzionalita ' volute e l'unicità di quel prodotto. Il secondo gruppo di attività che si svolge sono le attività di analisi. Le attività di analisi dipendono dall'analisi ingegneristica, dall'applicazione dei principi di ingegneria meccanica e dal design concettuale viene convertito nel modello basato sull'ingegneria o nel prototipo. Dopo aver testato questo modello o il prototipo possiamo direttamente andare per la sua produzione. In generale quali sono i vari passaggi per progettare una componente meccanica? Il primo passo nella progettazione di un componente meccanico è quello di identificare il bisogno di design. Dobbiamo specificare chiaramente la necessità progettabile, per quanto riguarda i componenti meccanici e dobbiamo individuare le dimensioni, la forma della componente meccanica. Dobbiamo applicare la conoscenza dell'ingegneria meccanica. La conoscenza fondamentale è necessaria alla forza dei materiali, che si occupa dell'analisi delle sollecitazioni e delle deflessioni nei materiali che sono sotto carico. Per fabbricare qualsiasi prodotto fisico abbiamo bisogno dei materiali e dobbiamo sapere come i materiali si stanno comportando sotto l'applicazione del carico. Il semplice esempio possono essere le forchette di un carrello elevatore, che sono costituiti dal materiale in acciaio. Ma che tipo di materiale in acciaio è richiesto quale dovrebbe essere la sua forza. È molto essenziale capire e specificare la forza del materiale quando suggeriamo un certo materiale per l'operazione. Non possiamo avere le forcelle di plastica per il carrello elevatore che viene utilizzato nell'applicazione di settore. Certamente dobbiamo andare per l'acciaio che sta avendo molta forza, in secondo luogo la conoscenza che abbiamo acquisito durante l'analisi delle sollecitazioni e delle deviazioni renderà sicuramente il design sicuro. L'obiettivo è quello di studiare la forza del materiale e scoprire le sollecitazioni e le deflessioni, in modo che il design del prodotto sia sicuro e possiamo facilmente andare per la manifattura di quel prodotto. Il prossimo aspetto importante nella progettazione meccanica è l'applicazione di principio di meccanica solida. La meccanica solida comprende lo studio della deformazione e del moto dei materiali solidi che vengono utilizzati in un prodotto o in un sistema. I materiali solidi saranno sotto l'azione di varie forze. Quando i materiali o i componenti sono sotto l'azione delle forze, così come i componenti si muovono, anche l'applicazione delle forze ci sono. Studio della deformazione sotto l'azione delle forze e del moto aiuterà nello sviluppo di un prodotto robusto e di un robusto sistema automatizzato. Il terzo aspetto per quanto riguarda l'ingegneria meccanica è la cinematica dei sistemi automatizzati. Vari meccanismi sono clubbi e si sviluppa il sistema automatizzato che si chiama anche macchinari automatizzati. Questi meccanismi stanno avendo vari link e sono collegati tra loro attraverso le articolazioni. Quando questi collegamenti si muovono rispetto l'uno all'altro allora qual è la trasmissione del moto e delle forze. Il principio dell'ingegneria meccanica che si occupa dello studio del moto di un sistema di corpi senza considerare direttamente le forze che condizionano la moto è chiamato come cinematica. La cinematica si occupa fondamentalmente del moto di un particolare sistema o senza considerare l'effetto delle forze sulla moto. Applicando questi principi di ingegneria meccanica gli ingegneri del design stanno ottenendo le dimensioni finali del prodotto, dopodiché il design è collaudato. Per testare il design, viene creato un modello o un prototipo di quel prodotto desiderato. Qual è la differenza tra il modello e un termine prototipo, che vengono utilizzati nella progettazione del prodotto.

Domanda di valutazione#1 Arrange le seguenti fasi di "Sintesi" nel processo di progettazione di un ciclo di vita del prodotto. Clicca e disegna le caselle di risposta, posizionandole nell'ordine corretto, dall'alto verso il basso, cioè prima per durare.

Risposta corretta: necessità di progettazione, specifiche del Design, Studio di fattibilità con la raccolta delle informazioni e la concettualizzazione del Design

Modello versus Prototipo in Product Development La prima differenza tra un modello e un prototipo è un modello che mostra l'aspetto del prodotto desiderato, quindi non funziona. Un modello mostrerà solo l'aspetto fisico del prodotto e l'estetica del prodotto. Come sarà il prodotto dopo il suo sviluppo si chiama la modellazione. Tuttavia, un prototipo è il prototipo funzionante che è il motivo per cui avrà tutte le funzionalità e le caratteristiche incorporate nel prodotto. Si tratta di un modello di lavoro del prodotto che si chiama prototipo. La seconda differenza tra il modello e il prototipo è in generale i modelli sono utilizzati per la visualizzazione. Per visualizzare le dimensioni, la forma o l'aspetto del prodotto dopo il suo sviluppo e in generale il modello viene utilizzato per il display o lo scopo dimostrativo. D'altra parte il prototipo viene utilizzato per la valutazione delle prestazioni e l'analisi del prodotto. In base alla valutazione delle prestazioni o all'analisi, il prodotto può essere ulteriormente migliorato prima dell'inizio effettivo della produzione. Durante lo sviluppo del scaling modello può essere applicato, la scalatura significa che la dimensione del prodotto può essere ridotta. Ad esempio, se cerchiamo di sviluppare un veicolo guidato automatizzato la dimensione del veicolo guidato automatizzato è in metri. Tuttavia la forma finale del veicolo guidato automatizzato può essere visualizzabile scaldando. Utilizzando la stampante 3D si può sviluppare un modello più piccolo del veicolo guidato automatizzato che aiuterà a visualizzare la sua comparsa dopo lo sviluppo. Ma nel caso di prototipo deve essere la vera scala, dovrebbe avere le dimensioni esatte come avrebbe avuto il prodotto finale. Il modello consisterà nell'estetica o nella pelle del prodotto, il prototipo avrà l'estetica che è la pelle così come avrà le parti interne o i componenti e il meccanismo. Ovviamente, poiché stiamo sviluppando solo la pelle o la parte esteriore del prodotto, il costo associato allo sviluppo di un modello è minore rispetto allo sviluppo del prototipo. Lo sviluppo del prototipo sta avendo progettazione e sviluppo anche dei suoi componenti e montaggio. Inoltre lo sviluppo del prototipo richiederà più tempo. Così ora un giorno la stampa 3D viene utilizzata in modo comprensivo e la stampa 3D sta arrivando sotto la filosofia della prototipazione rapida. Il modello 3D deve essere prima sviluppato e dopodichè il modello 3D può essere utilizzato per sviluppare i modelli basati su RP. La stampa 3D viene utilizzata anche per sviluppare i vari componenti del prototipo. Se non è possibile utilizzando la stampa 3D allora viene adottata la manifattura convenzionale. Se non abbiamo la stampante 3D metallica, ma i determinati componenti devono essere fabbricati utilizzando l'acciaio o i metalli. In questo scenario i componenti che sono composti dall'acciaio, dobbiamo andare per la manifattura convenzionale come il casting, dobbiamo andare per la lavorazione di quel casting. Pertanto, il tempo necessario per sviluppare un prototipo è piuttosto lungo. Con l'utilizzo della tecnologia di stampa 3D ora, si tratta di pochi minuti o qualche ora per sviluppare la pelle di un prodotto tipico nella sua modalità down. Ora, ci sono altre 2 modalità oltre che utilizzate nella modellazione, queste sono la modalità virtuale di modellazione e la modalità fisica di modellazione. In modalità virtuale di modellazione vengono utilizzati computer che aiutano a visualizzare il modello nel formato digitale. La modellazione digitale e le stampanti 3D ci aiutano a sviluppare i modelli fisici del prodotto. Ovviamente la modellazione 3D o la modellazione digitale è conveniente per meno tempo, ma le competenze necessarie per sviluppare i modelli 2D o 3D del prodotto devono essere acquisite. A tal fine è fondamentale avere la conoscenza dell'applicazione dei computer per sviluppare i modelli dimensionali 2 o i modelli dimensionali 3 del prodotto. Ovviamente la modellazione 3D o la modellazione digitale è conveniente per meno tempo, ma le competenze necessarie per sviluppare i modelli 2D o 3D del prodotto devono essere acquisite. A tal fine è fondamentale avere la conoscenza dell'applicazione dei computer per sviluppare i modelli dimensionali 2 o i modelli dimensionali 3 del prodotto. Queste foto ci daranno un'idea migliore del concetto di modello e del prototipo. Possiamo vedere il modello di una lampada, queste lampade sono stampate 3D e hanno molti collegamenti che sono collegati tra loro. Ma non sono funzionali, sono rigidi e non si muovono. Inoltre queste lampade non hanno le connessioni elettriche. Questi modelli ci giura semplicemente l'idea di come la copertura del modello o come la lampada sarebbe dopo la produzione. Stesso concetto c'è per un aereo militare che possiamo vedere sul nostro schermo, questo è il modello di argilla dell'aereo militare che si sviluppa per sapere come sarebbe esattamente il suo aspetto fisico dopo il suo sviluppo. Il terzo esempio è un semplice ponte i.e la struttura civile. Per quanto riguarda i prototipi, possiamo vedere un robot molto famoso chiamato SpotMini. Questo è il prototipo del prodotto finale desiderato che sta avendo tutte le funzioni e che fa tutte le attività del prodotto finale. Per sviluppare i modelli virtuali o per avere la modellazione virtuale, è molto essenziale capire i principi del CAD. Queste foto ci daranno un'idea migliore del concetto di modello e del prototipo. Possiamo vedere il modello di una lampada, queste lampade sono stampate 3D e hanno molti collegamenti che sono collegati tra loro. Ma non sono funzionali, sono rigidi e non si muovono. Inoltre queste lampade non hanno le connessioni elettriche. Questi modelli ci giura semplicemente l'idea di come la copertura del modello o come la lampada sarebbe dopo la produzione. Stesso concetto c'è per un aereo militare che possiamo vedere sul nostro schermo, questo è il modello di argilla dell'aereo militare che si sviluppa per sapere come sarebbe esattamente il suo aspetto fisico dopo il suo sviluppo. Il terzo esempio è un semplice ponte i.e la struttura civile. Per quanto riguarda i prototipi, possiamo vedere un robot molto famoso chiamato SpotMini. Questo è il prototipo del prodotto finale desiderato che sta avendo tutte le funzioni e che fa tutte le attività del prodotto finale.

Domanda di valutazione#2 Quale delle seguenti immagini è un esempio di Prototipo? Clicca sulla corretta area dell'immagine (comparirà un cerchio blu con una croce).
La risposta corretta è la seconda immagine da sinistra.

Computer Technology for Design and Manufacturing Per sviluppare i modelli virtuali o per avere la modellazione virtuale, è molto essenziale capire i principi del CAD. Il CAD non è altro che applicazione della conoscenza della modellazione geometrica e della computer grafica per risolvere i problemi di progettazione, i principi di modellazione geometrica vengono applicati e la grafica computerizzato viene utilizzata per visualizzare virtualmente la parte digitalmente sullo schermo. Questa attività ci sta aiutando a progettare i componenti in modalità virtuale. Questo si chiama design aided design. In modo simile i computer ci aiutano ad automatizzare anche l'operazione di fabbricazione. Ma l'idea di operazioni di manifattura può essere facilmente automatizzata con l'utilizzo di computer. Un semplice esempio è la generazione del codice di programmazione parte GNM, che viene utilizzato nelle operazioni di lavorazione del CNC. Ma per generare questi codici o per utilizzare i computer nel manifatturiero, sono necessari i disegni basati su CAD e l'automazione richiesta. L'applicazione di CAD e automazione per risolvere il problema manifatturiero non è altro che la CAM. La CAM non è altro che la manifattura assistita da computer e CAD è il design aided design. CAD può essere definito come l'integrazione delle tecniche di informatica per il design ingegneristica. I sistemi CAD richiedono determinati software hardware e specializzati. Quali sono gli elementi hardware necessari per avere il sistema CAD? I dispositivi di input e i dispositivi di uscita sono obbligatori. I dispositivi di ingresso sono un tipico mouse o joystick, palline tracker, tablet, penne digi o pennarelli digitali. Con questi dispositivi di input vengono inserite le informazioni richieste per effettuare l'operazione di progettazione. E quali sono i vari dispositivi di output o varietà di tipo di display come i display LCD, i display LED, i display a base di plasma, le stampanti e i tracciatori. I tracciatori industriali sono di dimensioni enormi, in metri e sono utilizzati per sviluppare il blueprint del prodotto. Con questi dispositivi di input e dispositivi di output vengono generati i modelli digitali del prodotto. Dopo aver generato i modelli digitali del prodotto vengono applicati vari metodi numerici e la conoscenza delle matrici di matrice. E con l'aiuto della matematica di base come le equazioni differenziali, le dimensioni del prodotto sono finalizzate. Per finalizzare le dimensioni del prodotto, si utilizzano oggigiorno la varietà dei metodi di ottimizzazione. Questi sono i metodi classici di ottimizzazione o i metodi di ottimizzazione evolutiva, come l'algoritmo genetico. Analizziamo quali sono le modalità per visualizzare il prodotto nell'ambiente digitale. La prima modalità di visualizzazione è in una modalità dimensionale 2, sul nostro schermo possiamo vedere un'assemblea a manovella. questa catena di crank viene mostrata utilizzando 2 visualizzazioni diverse. Per la modellazione 2D sono necessarie più viste, è necessaria più di 1 view per comunicare le informazioni relative al prodotto.
Non è possibile comunicare tutte le informazioni geometriche relative al prodotto semplicemente dando solo 1 visualizzazioni. Per la manifattura e l'utilizzo del disegno sono necessari molteplici punti di vista e questa è la caratteristica della modalità 2D di modellazione. Sul nostro schermo possiamo vedere un prodotto tipico e mostra anche la vista settaria del prodotto. Le dimensioni sono fornite e l'ingegnere di produzione capirà il significato di queste dimensioni. Per fabbricare un componente, le sue non solo le dimensioni del prodotto che sono necessarie. L'ingegnere del design dovrebbe inoltre fornire le informazioni sulla rugosità superficiale, le tolleranze sulle dimensioni oltre che sulle caratteristiche. È fondamentale per l'ingegnere del design fornire tutte queste informazioni e una volta che queste informazioni saranno fornite, un semplice disegno 2D verrà convertito nel disegno di produzione. Sullo schermo wecan vedi un tipico disegno di produzione che ha 2 visualizzazioni. Possiamo vedere una vista laterale settaria e la vista frontale. Questa è la vista frontale della ruota e questa è la vista laterale sezionale. Oltre alle dimensioni, vengono forniti anche i valori di tolleranza. Le tolleranze non sono altro che le deviazioni consentite sulla dimensione di base della caratteristica. Questo è il 40 se la dimensione di base positiva non c'è tolleranza e non è consentita alcuna divisione, sul lato negativo meno 0,12 è consentito. Oltre a questo i valori di rugosità vengono forniti anche dove è necessario anche generare la finitura superficiale della qualità richiesta. I disegni di produzione hanno anche le informazioni su varie caratteristiche come il numero di fori e i rispettivi diametri. Quando tali informazioni di dettaglio vengono fornite per quanto riguarda la manifattura del componente, si chiama a destra una produzione. La modalità di visualizzazione successiva è la modellazione 3D. Nei solidi di modellazione 3D sono utilizzati per visualizzare gli oggetti, i solidi stanno avendo superfici che sono costituite da curve. Le curve sono collegate tra loro che rendono una superficie e le superfici sono cucite insieme per sviluppare i solidi. Sullo schermo possiamo vedere la vista esplosa di un tipico modello 3D. Questo modello 3D ha varie caratteristiche o oggetti che si uniscono con una certa posizione geometrica. Queste caratteristiche stanno avendo rapporti con le altre adiacenze delle caratteristiche adiacenti. Nella modellazione 3D gli oggetti 3D sono rappresentati sul piano 2D. Sullo schermo possiamo vedere la varietà di modi per visualizzare l'oggetto. Questo è il modello di wireframe e questo è il modello di superficie o il modello solido. Possiamo allegare colori allo schema del modello solido e anche noi possiamo allegare i materiali. Nella modellazione 3D possiamo rendere gli oggetti che possiamo avere gli effetti di lighting.Un modello di superficie tipico di una pelle d'auto viene mostrato sullo schermo. Per quanto riguarda i componenti industriali i modelli 3D sono più efficaci; sono meno ambigui, facili da capire ed è un modo migliore di comunicazione. Sullo schermo possiamo vedere un pistone di collegamento a barre. Questo è il pistone di un motore, anello pistone, rione di collegamento, pin pistone che sta aiutando a collegare il rione di raccordo con il pistone, ci sono vari fastidi che vengono utilizzati. Con il modello 3D è molto facile per noi visualizzare i componenti e sviluppare i disegni di montaggio, le viste esplose o i disegni relativi alla manutenzione. Tutti questi tipi di disegni sono basati sulla modellazione 3D e che rendono facile la vita del progettista e dell'ingegnere di produzione. Oltre ai disegni di produzione o ai disegni meccanici tipici, la modellazione 3D è molto utilizzata oggigiorno per lo scopo di intrattenimento. Possiamo vedere la varietà dei modelli 3D, utilizzati anche per sviluppare le viste realistiche dei vari prodotti. La modellazione 3D viene utilizzata anche per progettare e sviluppare i disegni architettonici e architettonici. Dopo lo sviluppo di questi modelli digitali, viene applicato il principio di ingegneria meccanica per testarli. Il materiale è attaccato, le forze vengono applicate e poi la deformazione si trova in questa componente meccanica. A tal fine si utilizzano le tecniche numeriche come il metodo ad elementi finiti e vari softwares a base di FEM che sono disponibili sul mercato oggigiorno. Questi sono l'ANSYS o l'ABACUS. Oltre a questo se il prodotto o il sistema sta avendo il fluido poi ci sono un sacco di software basati su analisi fluidi anche disponibili, come il fluente o il gambo. Quando l'analisi dei prodotti viene effettuata utilizzando il software, ovvero l'ingegneria aided engineering o l'analisi aided. Questa analisi è molto importante per scoprire i valori ottimali dei parametri per lo scopo previsto. Può essere il prodotto meccanico o il prodotto civile o il prodotto architettonico, quindi dobbiamo inventarci i valori finali dei parametri. Del resto il CAD ci sta aiutando a sviluppare i piani di processo o i piani di produzione.

Domanda di valutazione#3 Quale dei seguenti sono i vantaggi di applicare CAE (Computer - Aided Engineering) nella fabbricazione di elementi per Automated Systems? Scegli tre risposte.

Risposta corretta: simulazione numerica, deflezione analisi e Ottimizzazione Risposta errata: Robotica Creatività