WYKORZYSTANIE SYSTEMÓW CAD/CAM W PROCESIE PROJEKTOWANIA NA POTRZEBY PRZEMYSŁU SAMOCHODOWEGO

Transkrypt

1 Marta KORDOWSKA WYKORZYSTANIE SYSTEMÓW CAD/CAM W PROCESIE PROJEKTOWANIA NA POTRZEBY PRZEMYSŁU SAMOCHODOWEGO Streszczenie W artykule omówione zostały zintegrowane systemy komputerowe CAD/CAM wykorzystywane w przemyśle motoryzacyjnym. Systemy te stosowane są coraz powszechniej w przedsiębiorstwach przemysłu samochodowego na całym świecie do modelowania poszczególnych części i przeprowadzania analizy konstrukcyjnej, a także opracowywania i przeprowadzania symulacji procesów technologicznych na obrabiarkach CNC i centrach obróbkowych. WSTĘP Systemy CAD/CAM (ang. Computer Aided Desing and Manufacturing) stosowane są od dawna przez ogromne koncerny samochodowe, a obecnie coraz częściej przez mniejsze firmy przemysłowe, pełniące najczęściej rolę podwykonawców. Współczesne systemy zintegrowane komputerowo wspomagają konstruowanie i sterowanie produkcją wraz z możliwością automatycznego tworzenia plików z danymi pośrednimi między kolejnymi fazami realizacji programu komputerowego [2]. Skonfigurowany system CAD/CAM może zostać zastosowany w przedsiębiorstwie samochodowym, jeżeli spełnia oczekiwania pracujących w nim inżynierów oraz przyczyni się do skrócenia czasu i zmniejszenia kosztów projektowania. Oto kilka z wielu postulatów jakie muszą spełnić inżynierowie i programiści którzy tworzą tego typu systemy [1]: umożliwić komunikację z danymi projektowymi (modelem): zmiany muszą być łatwe do przeprowadzenia, możliwość zmniejszenia czasu na wprowadzenia tych samych operacji, generowanie kompletnych ścieżek narzędziowych: obróbka zgrubna, kształtująca, wykańczająca, planowanie, profilowanie itp., optymalizacja operacji wykonywania otworów: automatyczna identyfikacja otworów i analiza wymiarów, optymalizacja ruchów i indeksowanie, obróbka brył, powierzchni lub krzywych: automatyczne definiowanie kształtu materiału obrabianego, analiza kolizji oraz omijanie elementów pozycjonujących i mocujących. AUTOBUSY 199

2 PRZYKŁADY ZASTOSOWANIA ZINTEGROWANYCH SYSTEMÓW KOMPUTEROWYCH CAD/CAM Komputerowe wspomaganie projektowania CAD jest bardzo szeroko rozpowszechnione i stosowane na światowym rynku motoryzacyjnym. Najchętniej inżynierowie korzystają z następujących systemów [1]: Solid Works jest to program wspomagający projektowanie z rodziny programów CAD. Został on stworzony i dziś jest sprzedawany przez firmę SolidWorks Comporation. Umożliwia tworzenie modelu w wersji 3D oraz umożliwia wykonanie rysunków wykonawczych, złożeniowych, itp. Przy jego pomocy inżynier jest w stanie opracować pełną dokumentację techniczną. W wersji uproszczonej znajdują się takie moduły jak: Simulation Express, bardzo uproszczone analiza MES, oraz analiza CFD [4]; Auto CAD cała seria Auto CAD jest stworzona i udostępniana przez firmę Autodesk. W firmach produkcyjnych jest wykorzystywane do dwuwymiarowego i czasami trójwymiarowego projektowania. Na rynek została wypuszczona, dość prosta wersja, a mianowicie AutoCAD LT, która stała się najlepiej sprzedającym się programem do komputerowego wspomagania projektowania CAD na świecie [3]; Autodesk Inwertor jest programem bardzo profesjonalnym, tworzącym pakiet zintegrowanego oprogramowania do projektowania komputerowego. Jest wyposażony w szereg narzędzi niezbędnych do projektowania 3D, oraz zautomatyzowanego rysowania 2D [3]. Przykładowe okno programu Autodesk Invertor zostało pokazane na rys. 1. Rys. 1. Przykładowe okno programu Autodesk Inventor Professional Źródło: Komputerowe wspomaganie wytwarzania CAM także jest szeroko rozpowszechnione w dużych firmach produkcyjnych na polskim i światowym rynku przemysłowym motoryzacyjnego. Najczęściej można spotkać programy MasterCAM i CATIA [1]. MasterCAM Program istnieje od 1984 r., powstał dzięki firmie CNC Software inc. w USA. Jako zostało mu przydzielone szybkie prototypowanie modelu oraz automatyczne opracowanie kodu sterującego obrabiarką CNC. Projektanci wciąż uwzględniają uwagi, modyfikują i udoskonalają program, dzięki czemu jest on coraz bardziej użyteczny. Według rankingu pisma CIM Data MASTERCAM jest on na pierwszym miejscu wśród wszystkich systemów zintegrowanych CAD/CAM na PC ze względu na liczbę stanowisk, które są wyposażone w ten system na świecie [5]. Przykładowe okno programu MasterCAM zostało przedstawione na rys AUTOBUSY

3 Rys. 2. Przykładowe okno programu MasterCAM Źródło: CATIA Program ten pojawił się w latach 70. XX w., pierwotna jego nazwa brzmiała CATI. Jest to zintegrowany system CAD/CAM/CEA, którego zadaniem jest wspomaganie procesu wytwórczego wyrobu. Stosowany jest m.in. lotnictwie, przemyśle samochodowym, stoczniowym, maszynowym, energetycznym itp. [6]. Przykładowe okno programu CATIA zostało pokazane na rys. 3. Rys. 3. Przykładowe okno programu CATIA Źródło: PRZYKŁADOWE WYKORZYSTANIE SYSTEMÓW CAD/CAM (SOLID WORKS) DO WYKONANIA MODELU SPRZĘGŁA LUŹNEGO PRZEGUBOWEGO I PRZEPROWADZENIA ANALIZY NAPRĘŻEŃ STATYCZNYCH 1. Złożenie sprzęgła luźnego przegubowego a) b) Rys. 4. Model sprzęgła luźnego przegubowego: a) obiekt zamodelowany w programie SolidWorks 2010; b) wygląd po ostatecznym renderowaniu (PhotoView ) AUTOBUSY 201

4 2. Etap przygotowujący do analizy naprężeń statycznych Rys. 5. Wykonanie siatki modelu (na zdjęciu modelu, kolorem zielonym widoczne miejsca umocowania, dla opcji nieruchoma geometria, natomiast kolorem fioletowym widoczne miejsce, w którym został przyłożony moment obrotowy o wartości 560 Nm). a) b) c) Rys. 6. Badanie: a) naprężenia; b) przemieszczenia c) odkształcenia PODSUMOWANIE Sprzęgło luźne przegubowe zostało zamodelowane w programie Solid Works. Po wykonaniu złożenia kolejnym etapem było wykonanie analizy stanów naprężeń statycznych w SolidWorks Simulation. Na wał napędowy został przyłożony moment obrotowy wynoszący 560 Nm. Na ilustracjach przedstawiono, jak zachowuje się sprzęgło. Zilustrowane zostały naprężenia występujące w tym sprzęgle, możliwe przemieszczenia i odkształcenia. W ostatniej fazie sprzęgło zostało poddane renderowaniu. Jest to niezbyt skomplikowany model, a także analiza naprężeń statycznych, w porównaniu do mechanizmów występujących w przemyśle motoryzacyjnym. Sprzęgło jest tylko przykładowym wykorzystaniem, niewielkiej części możliwości zintegrowanych systemów komputerowych CAD/CAM. Systemy zin- 202 AUTOBUSY

5 tegrowane wykorzystywane w światowych firmach produkcyjnych w połączeniu z wiedzą inżynierską z zakresu mechaniki i budowy maszyn, są ogromnym ułatwieniem i co najważniejsze dużym przyspieszeniem produkcji, przez skrócenie czasu od powstania prototypu, do wprowadzenia go do produkcji masowej, przy zaoszczędzenia nakładów finansowych. Ponieważ większość zadań związanych z konstrukcją, analizami wytrzymałościowymi, badaniami i procesem technologicznym można wykonać w środowisku wirtualnym, przy pomocy komputera i odpowiedniego oprogramowania. BIBLIOGRAFIA 1. Nowakowski P.: Wybrane techniki komputerowe w projektowaniu i wytwarzaniu, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice Tarnowski W.: Wspomaganie komputerowe CAD/CAM, Podstawy projektowania technicznego, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa SYSTEMS USING CAD / CAM DESIGN PROCESS FOR THE AUTOMOTIVE INDUSTRY Abstract The article presents the integrated computer systems, CAD / CAM software used in the automotive industry. These systems are used increasingly in automotive companies worldwide to develop engineering design, modeling various parts of machinery and equipment, reporting teams at work, carrying out structural analysis and design and simulation of technological processes on CNC machines and machining centers. Autor: inż. Marta Kordowska Politechnika Koszalińska AUTOBUSY 203