نکات مهم طراحی ماشین آلات صنعتی
نکات مهم طراحی ماشین آلات صنعتی چه چیزهایی می باشد؟ برای طراحی و ساخت ماشین آلات صنعتی چه کارهایی باید انجام دهیم؟
طراحی و ساخت ماشین آلات صنعتی یک کار تخصصی و حرفه ای می باشد که شما می توانید به کمک آن ماشین آلات حرفه ای مورد نیاز کارخانه ها را بسازید.
طراحی تجهیز یا محصولات صنعتی(Machine Design) یکی از زیرمجموعه های علم طراحی مهندسی(Engineering Design) است که منجر به ایجاد یک دستگاه صنعتی کاملا جدید و یا بهینه سازی دستگاه موجود خواهد شد. همانگونه که میدانید یک ماشین وسیله ای است که با استفاده از نیرو، حرکت خاصی را ایجاد می کند. با این تعریف حتی یک آچار هم جزو ماشین ها است، چرا که نیروی دست را بصورت گشتاور به پیچ وارد می کند و موجب چرخش آن می گردد. اما در اصطلاحات روزمره، ماشین ها بیشتر از یک قطعه دارند و مجموعه ای از مکانیزم ها هستند. در دنیای مدرن نقش انواع ماشین ها و دستگاه ها در تمام امور روزمره، چه شهری و چه روستایی غیر قابل انکار است و هر یک از ما، با آنها در زندگی خود سر و کار داریم. خودرو، موتور سیکلت، هواپیما، چاپگر، آسانسور و پله برقی و مترو تنها نمونه هایی هستند که ما در طول روز با آنها برخورد داریم. هرچقدر تکنولوژی رو به جلو حرکت کند، علوم بیشتری در طراحی دستگاه دخیل می شوند. در حال حاضر تقریبا تمام ماشین آلات صنعتی، فقط شامل یک مکانیزم مکانیکی ساده نیستند. بلکه سیستم برق و الکترونیک، کنترل و مانیتورینگ، شبکه و مخابرات و بسیاری از تخصص های مختلف باید گرد هم آیند تا ماشین آلات پیچیده امروزی تولید و در اختیار سایر صنایع و مشتریان قرار بگیرد.
در واقع تاریخچه طراحی و ساخت ماشین آلات صنعتی در نتیجه انقلاب صنعتی و مربوط به قرن 18 میباشد. دگرگونیهای بزرگ در صنعت، کشاورزی و ابزارآلات تولید در هنگام صنعتی شدن کارخانهها و صنایع رخ داده است. صنعتی شدن یعنی نیروی ماشین را به جای نیروی انسانی استفاده کردن و مکانیزه و اتوماسیون کردن. انقلاب صنعتی ابتدا از انگلستان و در زمینههای بافندگی، ذغال سنگ و ذوب آهن شروع شد. ماشین آلات صنعتی به انگلیسی industrial machinery می باشد.
معرفی نکات مهم طراحی ماشین آلات صنعتی
توسعه ماشین آلات صنعتی مدرن، همواره با هدف صرفه جویی در زمان و هزینه ها همراه بوده است و طراحان ماشین های صنعتی را بر آن داشته تا رویکردها و راه حل های مبتکرانه ای برای حل مسائل موجود در صنایع و بهینه سازی فرآیدنهای صنعتی ابداع کنند. یکی از این ابتکارات در دهه های اخیر طراحی و ساخت نمونه های متنوعی از ماشین آلات پرتابل بوده است. این ماشین ها عمدتاً با هدف اجرای فرآیندهای ماشین کاری روی اجزاء بسیار بزرگی که دسترسی به آن ها و حمل و نقل شان پیچیده است طراحی می شوند. بزرگ ترین مزیت این ماشین ها انجام ماشین کاری در محل بدون نیاز به دمونتاژ کردن قطعات بزرگ و حمل و نقل آن ها تا محل ماشین کاری است.
یک سری نکات برای طراحی و ساخت ماشین آلات صنعتی وجود دارد که در ادامه به آن می پرداژیم:
بررسی شرایط محیطی
ماشین های پرتابل به منظور استفاده در مکان های صنعتی طراحی می شوند. بنابراین، نکته مهمی که در طراحی این ماشین ها باید درنظر گرفت، امکان کارکرد مناسب در شرایط سخت و گاهی غیرقابل پیش بینی است. این ماشین ها باید بتوانند تعمیرات و اصلاحات موردنظر را در شرایط جوی قطعه کار از نظر دما، رطوبت، روش های اتصال و عوامل دیگر انجام بدهند. ممکن است تغییرات قابل توجهی در شرایط محیطی مورد استفاده وجود داشته باشد و به همین دلیل لازم است در هنگام طراحی ماشین با درنظر گرفتن شرایط محیطی، مفروضات درستی از بابت دقت و سرعت کار ماشین درنظر گرفته شود.
2. توجه به نحوه استفاده
دقت و کیفیت کار ماشین های پرتابل تا حد زیادی به مهارت و تجربه اپراتور و چگونگی استفاده از ماشین بستگی دارد. زیرا تصمیم گیری درباره چگونگی نصب ماشین پرتابل روی قطعه کار، پارامترهای فرآیند ماشین کاری و به طور کلی مراحل و روش انجام کار با اپراتور است. بنابراین تمامی نکاتی که می تواند اجرای یک پروژه ماشین کاری پرتابل توسط اپراتور را کم خطاتر و کارآمدتر نماید، باید به دقت در طراحی لحاظ شود. برای رعایت این موارد معمولاً لازم است طراح با صنعت هدف و روال کلی انجام پروژه های صنعتی در آن حوزه کاری آشنا باشد. همچنین نکات ایمنی و احتیاط های لازم در هنگام کار با ماشین باید در مرحله طراحی مدنظر قرار گیرد.
3. اولویت بندی معیارها
طراحی سیستمی که بتواند وظایف ماشینکاری خود را به شکلی کارآمد به انجام برساند، مستلزم دسته بندی کردن معیارهای گوناگون و بررسی میزان تأثیر و اهمیت هر یک در انجام فرآیند مورد نظر است. بنابراین در طول فرآیند طراحی، مهندسان ابتدا باید با تحلیل پیش شرط های تعریف پروژه، معیار اصلی را تعریف کرده و در طراحی خود به آن توجه ویژه ای داشته باشند. به همان ترتیب می بایست به معیارهایی که در تعریف هدف کار از اهمیت کمتری برخوردارند کمتر بها داده شود.
برای نمونه می توان گفت که معمولا اصلی ترین معیار در طراحی یک ماشین پرتابل، این است که ابعاد ماشین برای حمل و نقل مناسب باشد. در این حالت، مواردی مانند وزن، طراحی یکپارچه و طراحی بهینه سینماتیک ماشین باید موردتوجه قرار گیرند. دومین معیار، توانمندی ماشین برای اجرای فرآیند ماشین کاری موردنظر است. برای تحقق این معیار می بایست مواردی مانند دقت، پایداری و کنترل نوسان ها و اغتشاشات مدنظر قرار گیرند.
4. تحلیل پایداری
در سیستم های مکانیکی بروز نوسان های خودتحریک بسیار مرسوم است. منظور از نوسان های خودتحریک، بروز نوسان در سیستم بدون منبع توان و یا تحریک خارجی است. هر سیستم مکانیکی ممکن است به صورت بالقوه ناپایدار باشد، اگر تغییری که موجب نوسان می شود به پارامترهای حرکتی سیستم (جابجایی، سرعت) وابسته باشد. البته این شرط کافی برای گسترش نوسان خودتحریک در سیستم نیست. زیرا در حالت عادی انرژی حاصل از نوسان به صورت اصطکاک و مقاومت های حرکتی در سیستم مصرف می شود. بنابراین می توان گفت سیستمی که بعد از تحریک به وضعیت پایدار خود برمی گردد، در عمل پایدار است. البته باید توجه کنیم که به هر حال نوسان های خودتحریک روی کیفیت کار ماشین تأثیرگذار هستند و توانمندی فنی ماشین برای انجام وظایف خود را کاهش می دهند.
مبحث پایداری در طراحی ماشین های پرتابل همیشه چالش برانگیز بوده است. زیرا ماشین های پرتابل به دلیل موارد مصرف خاص خود، لازم است تا حد امکان سبک و قابل جابجایی باشند. از طرفی استفاده از پروفیل های بلند و ساختارهای باز می تواند مشکلات جدی در رابطه با نوسان خودتحریک ایجاد کند. اطلاعات لازم برای تحلیل پایداری نیز معمولا در مرحله آخر طراحی به دست می آید. زیرا برای این منظور لازم است اطلاعاتی درباره توپولوژی، هندسه، مواد اولیه جهت ساخت، حجم، اینرسی و درجه سختی قطعات و اتصالات، و ویژگی های استاتیک و دینامیک قطعه کار داشته باشیم. بنابراین می توان نتیجه گرفت که درک ویژگی های پایداری این قبیل ماشین آلات به تلفیقی از دانش و تجربه نیازمند است.
5. طراحی ماژولار
با توجه به مصارف خاص و شرایط کار ماشین های پرتابل، این ماشین ها معمولاً سریع تر از ماشین آلات کارگاهی دچار استهلاک می شوند. بنابراین لازم است طراحی ماشین به شکلی انجام شود که قسمت های مستهلک را بتوان به راحتی جداسازی و جایگزین نمود. تجربه نشان داده است که طراحی ماژولار به شکل قابل توجهی باعث کاهش زمان و هزینه های تولید می شود.
در هنگام طراحی ماژولار، اولین قدم برای یافتن بهترین راه حل ساختاری، تحلیل ساختار فیزیکی و هندسی یا توپولوژی ماشین پرتابل است. قدم دوم تعیین هندسه اجزای سینماتیک ماشین است. تعیین ابعاد کلی ماشین، تعریف گستره حرکتی، تعیین نقاط اتصال اجزاء و چگونگی مونتاژ المان های آماده (مانند موتور، کلاچ، یاتاقان ها، …) همگی مواردی هستند که باید در مستندات طراحی ماژولار لحاظ شوند.
6- به ضمانت ماشین صنعتی دقت کنید!
طراحی و ساخت ماشین آلات صنعتی را از جایی انجام دهید که حتما ضمانت نامه به شما بدهد. به این ترتیب از خوب بودن کالا و طراحی مطمئن خواهید بود.
7-توجه به اثرات نامعینی ها
در هر مدل سازی مکانیکی به دلایلی مانند کاهش هزینه های ساخت و ساده سازی مونتاژ قطعات، تصمیم هایی مبنی بر ساده سازی بعضی از اجزاء ماشین صورت می گیرد. می توان گفت چنین ساده سازی هایی در حین مدل سازی مکانیکی، در بسیاری از موارد اجتناب ناپذیر است. به همین دلیل است که نتایج طراحی همواره با نامعینی هایی همراه است. بنابراین لازم است پیش از تأیید نهایی، آزمایش هایی برای بررسی اثرات این نامعینی ها روی کارکرد ماشین و وضعیت پایداری آن انجام شود.
8- رویکرد مکاترونیکی
در طراحی هر ماشین پرتابل باید در رابطه با ماژول های آماده ای از قبیل موتورها، یاتاقان ها، درایوها، اسپیندل ها، سیستم های تأمین توان و سیستم کنترل تصمیم گیری شود. از این منظر ماشین آلات پرتابل در دسته سیستم های مکاترونیک جای می گیرند. بنابراین لازم است طراح مکانیک ماشین، اطلاعات و تجربه کافی در انتخاب مناسب این ماژول ها و تجمیع آن ها با قطعات سینماتیک داشته باشد.
ویژگی های مهم نرم افزار طراحی ماشین آلات صنعتی
نرم افزارهای طراحی و ساخت انواع قطعات مهندسی
با توجه به بزرگی صنعت و صنایع (صنایع سبک و صنایع سنگین) و تعداد قطعاتی که در ماشین آلات صنعتی مورد استفاده میباشد میتوان کار طراحی قطعات را به صورت مهندسی معکوس و یا طراحی محصول انجام داد. در بعضی موارد عدم وجود قطعه مورد نظر در بازار و خراب شدن همان قطعه شاید منجر به از دست دادن پروژه بزرگ به خاطر منحصربفرد بودن تکنولوژی ماشین و خاص بودن طراحی آن منجر شود.
از مهندسی معکوس برای تولید قطعات مورد استفاده روی دستگاهها و کپی آنها به صورت دقیق برای محل مورد استفاده میشود. این کار توسط دستگاههای سه بعدی، مثل CMM اسکن شده و در مرحله بعد توسط نرم افزارهای طراحی (CAD (Computer Aided Design))، مدل شده و طراحی انجام میشود.
همچنین برای ایدههای جدید و طراحیهای جدید نیز از نرم افزارهای طراحی استفاده شده و محصول یا قطعه مورد نظر طراحی میشود.
بیشترین نرم افزار طراحی ماشین آلات صنعتی یا نرم افزارهای CAD مورد استفاده در صنعت
بیشترین نرم افزارهای CAD مورد استفاده در صنعت عبارتند از:
- سالیدورکس (SOLIDWORKS)
- کتیا (CATIA)
- اتوکد (AutoCAD)
- و …
بیشترین نرم افزارهای CAM مورد استفاده در صنعت
بیشترین نرم افزارهای CAM مورد استفاده در صنعت سی ان سی عبارتند از:
- مسترکم (MasterCAM)
- پاورمیل (PowerMill)
- سیرف کم (SurfCAM)
- اج کم (EdgeCAM)
- و …
ماشین آلات صنعتی و طبقهبندی آنها با آخرین تجدید نظر در طبقهبندی استاندارد صنعتی هلند در سال 1993 به طور قابل توجهی تغییر کرده است. طبقهبندی صنعتی استاندارد 1974 صنعت ماشین آلات را به 9 بخش تقسیم کرد:
- صنعت ماشین آلات کشاورزی
- ماشین آلات فلزکاری – کارخانههای صنعت و ماشین آلات
- تولیدکنندگان ماشین آلات و تجهیزات صنایع غذایی، شیمیایی و صنایع وابسته
- تولیدکنندگان ماشین آلات و تجهیزات برای لاستیک و پلاستیک
- تولیدکنندگان چرخ دنده، چرخ دنده و عناصر رانندگی
- تولیدکنندگان ماشین آلات و تجهیزات و مبلمان چوبی و غیره
- تولیدکنندگان دیگ بخار و صنایع ابزار قدرت
- صنعت ماشین آلات اداری
- سایر ماشین آلات و تجهیزات
طبقهبندی انواع ماشین آلات صنعتی برای صنایع سنگین
- ساختن بلدوزرها
- ماشینآلات تولیدی
- جرثقیلها
- ساخت کارخانجات تولیدات شیمیایی
- ساخت کارخانجات تولید آهن
- ساختوساز ساختمانهای بزرگ
- صنایع هوافضا
- صنایع تسلیحاتی
- صنعت کشتیسازی
- صنعت موشکسازی
دیدگاهتان را بنویسید