مقدمه

مقدمه  نويسنده:

رشد روزافزون تكنولوژي كامپيوتر و قابليت‌هاي كنترلي، محاسباتي و گرافيكي آن موجب شده است تا اين دستاورد حيرت‌انگيز بشري به عرصه طراحي و توليد قطعات صنعتي قدم بگذارد. استفاده از كامپيوتر در فرآيندهاي طراحي و توليد «تكنولوژي طراحي وتوليد به كمك كامپيوتر CAD/CAM

[Computer Aided Design and Computer Aided Manufacturing]

نام دارد . هنگامي كه قطعات داراي تنوع و پيچيدگي‌هاي بسياري هستند و نمي‌توان برنامة ساخت آنها را توسط ماشين CNC و به كمك دست انجام داد،‌كامپيوترها و نرم‌افزارهاي كاربردي در هر دومرحله طراحي و ساخت به كمك انسان مي‌آيند. برنامه ريزي فرايند ساخت، برنامه‌ريزي ملزومات مواد، كنترل كيفيت و تمامي مسائل مربوط به مديريت خودكار توليد،‌با استفاده از اين تكنولوژي به راحتي امكان‌پذير است.

1-1        تاريخچة CAD/CAM

در قرن 19 انقلاب صنعتي موجب رشد توان فيزيكي بشر شد. در قرن 20 نيز دومين انقلاب صنعتي با ظهور كامپيوترها به وجود آمده و قابليت‌هاي فكري بشر را رشد داده است.

امروزه بدون استفاده از كامپيوتر نمي‌توان پروژه صنعتي مهمي را انجام داد. از اواخر دهه 50 ميلادي با قوي شدن ظرفيت ذخيره و سرعت عمليات كامپيوترها، كاربرد آنها در پروژه هاي مهندسي به طور وسيعي روبه فزوني نهاد. مخصوصاً با ظهور تكنولوژي ميكروالكترونيكي VLSI يا مدار مجتمع با مقياس بسيار بزرگ، سخت‌افزار كامپيوتر هر روز ارزان و ارزان‌تر شد؛ به گونه‌اي كه شركت‌هاي صنعتي تمايل پيدا كردند، تا از قابليت‌هاي آن استفاده كنند. به دليل كوچك شدن سخت‌افزار كامپيوتر، اين ابزار به سرعت در زمينه‌هايي از صنعت نفوذ كرد كه به دليل بزرگ بودن اندازة كامپيوترهاي سنتي، امكان نفوذ چنداني نداشت. در نتيجه اين تحولات در علم كامپيوتر، “طراحي به كمك كامپيوتر” و “توليد به كمك كامپيوتر” (CAD/CAM) به خاطر قابليتي كه در افزودن “بهره‌وري” داشت ،‌به سرعت در صنايع مهندسي مقبوليت يافت. همان‌طور كه نام CAD/CAM نشان مي‌دهد، اين تكنولوژي مي تواند چنين تعريف شود: “استفاده از كامپيوترها به منظور كمك به فرايند طراحي و توليد”؛ به عبارت ديگر CAD/CAM عبارت است از كابرد كامپيوترها در فرايند توليد قطعات مهندسي كه از دفتر نقشه كشي شروع شده و پس از دپارتمان توليد، كارگاه ماشين، دپارتمان كنترل كيفيت، نهايتاً به انبار قطعات ساخته شده ختم مي گردد.

اين تكنولوژي روشي موثر، صحيح و رضايت‌بخش را براي طراحي و توليد محصولات با كيفيت عالي بيان مي‌كند. CAD/CAM شامل دو بخش جداگانه به       نام‌هاي ذيل مي باشد:

1- طراحي به كمك كامپيوتر    Computer Aided Desing

2- توليد به كمك كامپيوتر Computer Aided Manu facturing

اين دوبخش در طي 30 سال گذشته به طور مستقل رشد كرده‌اند و هم اكنون هردوي آنها با هم تحت عنوان سيستم‌هاي CAD/CAM يكپارچه شده‌اند. معناي يكپارچگي اين است كه كليه عمليات طراحي و توليد مي تواند در يك سيستم واحد مورد نظارت و كنترل قرار گيرد.

طراحي به كمك كامپيوتر، اساساً بريك تكنيك متنوع و قدرتمند به نام گرافيك كامپيوتري (Computer Graphics) استوار است. گرافيك كامپيوتري عبارت است از ايجاد و دستكاري اشكال بر روي يك دستگاه نمايش به كمك كامپيوتر، گرافيك كامپيوتري در سال 1950 در دانشگاه ام.آي. تي آمريكا پايه‌ريزي شد و اولين تصاوير ساده برروي كامپيوتر «ويرل‌ونيد» Whirlwind نمايش داده شد. با ظهور سخت‌افزار پيشرفته كه حافظه و سرعت آن بالا و ارزان نيز بود، نرم‌افزارهاي جديدتري نيز در زمينه گرافيك به وجود آمدند. نتيجه چنين تحولي، كاربرد روزافزون CAD در صنعت بود. در آغاز، سيستم‌هاي CAD به صورت ايستگاههاي نقشه‌كشي خودكاري بودند كه در آن رسام‌هاي Plotter تحت كنترل كامپيوتر، نقشه‌هاي مهندسي را توليد مي‌نمودند.

امروزه سيستم هاي CAD مي‌توانند به مراتب بيشتر از نقشه‌كشي عادي كار انجام دهند. برخي از سيستم‌ها داراي قابليت‌هاي تحليلي نيز هستند . براي نمونه نرم‌افزارهايي از CAD وجود دارند كه با روش المان محدود مي توانند قطعات را از نظر مسائل تنش، حرارت و مسائل مكانيكي مورد تجزيه و تحليل قرار دهند. همچنين نرم افزارهايي از CAD وجود دارند كه مي‌توانند حركت قطعات را نيز مورد مطالعه قرار دهند. توليد به كمك كامپيوتر اساساً با ظهور كنترل عددي Numerical) Control) يا (NC) مطرح شد. در اواخر دهة 40 فردي به نام “جان پارسونز” Jon T.parsons روشي خاص براي كنترل يك ماشين ابزار ابداع كرد. در روش او كارت‌هاي سوراخ شده (Punched Cards) به كار برده شده بود. تا اطلاعات مختصاتي حركت ماشين به آن ارائه گردد. در اين حالت، امكان انجام ماشين‌كاري روي سطوح موردنظر توسط ماشين ميسر مي‌شد. با مشخص شدن مقادير عددي براي حركت محور ماشين ابزار، تحولي در حركت مكاني ماشين ابزار ايجاد شد. اولين نمونه ماشين NC در سال 1952 ساخته شد. تا بتواند توانايي‌هاي آن را بيان كند. سپس، سازندگان ابزار و صنايع توليدي متحداً ماشين‌هاي NC جديدي متناسب با نيازهايشان ساختند. در اواخر دهة 50 كامپيوترها در دسترس بودند و مسلم شده بود كه آنها مي‌توانند مقادير عددي مورد لزوم ماشين‌هاي كنترل عددي را توليد نمايند.