UNIVERZITET U ZENICIMašinski fakultet u ZeniciKatedra za automatizaciju i metrologijuPredmet:Ispitivanje proizvoda

Akademska godina:2011/2012

Seminarski radTema:Virtualni prototip

Student:Meškić Aldin Profesor:doc.dr.sc. Samir Lemeš

Šta je virtualni prototip?

Virtualni prototip je tehnika u razvoju proizvoda.Postoji nekoliko definicija virtualnog prototipa:

Gowda-”Virtualno stvaranje prototipa je relativno nova tehnologija koja u sebi sadrži virtualnu stvarnost VR i druge informatičke tehnologije u cilju stvaranja digitalnog prototipa.”

Song-”Kod stvaranja virtualnog prototipa,mi učestvujemo u simulaciji korisnika,proizvoda i njihovih međusobnih veza u softveru,tokom različitih faza konstrukcije i analize performansi proizvoda.”

Antonino i Zahmann-”U mašinstvu,definicija stvaranja virtualnog prototipa podrazumjeva ideju kojom se zamjenjuju fizički modeli sa softverskim modelima.”

U predhodnim definicijama susrećemo se sa slijedećim dilemama:

-Da li je virtualni prototip isto što i digitalni model?

-Koje su funkcije virtualnog prototipa?

-Da li virtualni prototip uključuje i relaciju čovjek-proizvod?

-Da li virtualni prototip mora da uključi i virtualnu stvarnost?

-Da li virtualni prototip mora da uključi i proces optimizacije?

U toku proizvodnje postoji veći broj prototipa. Oni se označavaju grčkim slovima i taj niz prototipa naziva se iteracija prototipa.

Prototipovi se općenito djele u pet osnovnih kategorija:

Proof-of-Principle Prototype-najviše se koristi u elektrotehnici,vrlo jednostavna kategorija prototipa i zahtjeva daljnji razvoj i testiranje.

Form Study Prototype-omogućuje dizajnerima da istraže osnovnu veličinu,izgled bez simulacije stvarne funkcije.

User Experience Prototype-služi kao potpora korisniku za usmjerena istraživanja.

Visual Prototype-ovaj prototip će uhvatiti namjenjeni estetski dizajn i simulaciju izgleda,boje i teksture površine proizvoda.

Functional Prototype-ovaj prototip se još naziva i radni prototip.U najvećoj mjeri pokušaje da simulira konačni dizajn,estetiku i funkcionalnost datog dizajna.

Konceptualni dizajn

Poslije sakupljanja detaljnih informacija o poslu,korisničkim zahtjevima i poslovnim procesima,tim nastavlja analizirajući korak konceptualnog dizajna.

Analizirajući korak u konceptualnom dizajnu-sintetizuje informacije koje smo sakupili za vrijeme istraživanja i kreiranja detaljnog korisničkog scenarija.

Svrha analizirajućeg koraka je:

-pregled korisnika,poslovnog procesa i aktivnosti

-dokument i kontekstni model,radni dijagram,sekvenci aktivnosti i poslovne relacije okruženja.

Aktivnosti u analizirajućem koraku-analizirajući korak predstavlja slijedeće aktivnosti:

-sinteza informacija-izbor odgovarajuće arhitekture aplikacije rješenja -kreiranje konceptualnog modela rješenja

Preformulacija zahtjeva u konceptualnom dizajnu-kada vršimo preformulaciju zahtjeva moramo se pridržavati slijedećih kriterija:

-zahtjevi moraju biti dobro definisani-zahtjevi moraju biti sažeti-zahtjevi moraju biti provjerljivi-zahtjevi moraju biti organizovani u hijerarhijskim relacionim zahtjevima-zahtjevi bi trebali biti napisani poslovnim jezikom,bez upotrebe žargona.

Moramo razlikovati konceptualni od tehničkog dizajna

Konceptualni dizajn je skoncentrisan na funkciju sistema,dok tehnički dizajn opisuje oblik sistema.U konceptualni dizajn spada šta sistem radi,a u tehnički,na koji način se to radi.

CAD-COMPUTER AIDED DESIGNCAD-u prijevodu znači računarom podržano konstruiranje.Konstruiranje tehničkih sistema i njihova izrada ranije su se odvijali istovremeno.Razvoj nauke a naročito tehnologije doveli su do toga da konstruiranje postane izdvojena cijelina.Zadaci koji su se postavljali pred konstruktore,mogli su da rješavaju ljudi samo sa više znanja i iskustva.Javljaju se visokospecijalizovani pojedinci ali i timovi sa zadatkom da osmišljavaju nove proizvode i nadziru njihovu realizaciju i eksploataciju.Etapa u razvoju i korištenju proizvoda od ideje do reciklaže:

Tokom dugog perioda tehničkog razvoja konstruiranje je zadržalo poprilično istu fizionomiju.Konstruktori su znanja sticali iskustvom,učeći od iskusnijih,upoznavanjem do tada već poznatih konstrukcionih rješenja,praćenjem proizvoda u eksploataciji,sticanjem teorijskih znanja iz različitih naučnih i tehničkih disciplina.Konstruiše se uglavnom po ugledu na postojeća konstrukciona rješenja,uvodeći manje ili veće izmjene.Korjenito nova tehnička rješenja koja bi se u velikoj mjeri razlikovala od predhodnih,mogla su da nastanu kao plod izuzetne nadarenosti i nadahnuća konstruktora.Konstruiranje se u velikoj mjeri stavlja u ravan sa umjetnošću,a od konstruktora traži nadarenost.Tako je tehnički napredak postao zavistan od nadahnuća i nadarenosti pojedinca.Ekspanzija novih metoda i postupaka u konstruiranju nastali su prije svega pronalaskom računara,koji su podstakli značajne promjene u tradicionalnim postupcima,ili su omogućili da neki koji su bili poznati dođu do punog izražaja.

PDM-PRODUCT DATA MANAGEMENT

U CAD-tehnologijama dosta se koristi PDM sistem jer značajno doprinosi učinkovitosti preduzeća,naročito kod velikih sistema gdje je potrebno ovladati sa velikom količinom podataka.PDM sistem se koristi i u koordinaciji rada ljudi koji su na različitim lokacijama.PDM sistemi su izrasli u okviru CAD/CAM alata iz potrebe za nadzorom nad brojnim datotekama.Postepeno su se PDM sistemi razvili u informacioni sistem (IS),koji omogućava na nivou preduzeća integraciju podataka,procesa i programske opreme.

Poboljšanje preduzeća,koje se može ostvariti kroz uvođenje CAD sistema su:

1.smanjenje vremena razvoja proizvoda,2.pravovremeno pripremanje dokumentacije za porudžbine i eliminisanje pogrešnih porudžbina materijala,3.poboljšana komunikacija i smanjeno poklapanje i dupliranje poslova,4.uštede u odjeljenju za tehničku dokumentaciju,5.nove klase proizvoda se uvode znatno brže,6.prestiž kompanije sa povećanjem korištenja CAD-a,7.porudžbine se ne gube zbog nepostojanja CAD-a,8.smanjenje zaliha,9.smanjenje troškova proizvodnje,10.poboljšana kontrola troškova,11.povećanje prodaje zbog bržih rokova isporuke,12.datum isporuke se mogu utvrđivati znatno preciznije i sigurnije .

CAE-Computer Aided Engineering

CAE-predstavlja zajednički termin za primjenu računara u svim inžinjerskim aktivnostima:-razvoju i konstrukciji,-pripremi proizvodnje i samoj proizvodnji.

Veliki je broj mogućnosti i opcija kada je u pitanju modeliranje i računarske simulacije u mašinstvu.

Osnovna svrha modeliranja i računarskih simulacija je definisanje modela koji će odgovarajućim stepenom tačnosti opisati predmet pažnje inžinjera,a to mogu biti:-različiti proizvodi koji će biti dobijeni različitim postupcima izrade,-noseće strukture,te naponsko-deformaciona stanja istih,izazvano različitim opterećenjima i uticajima,-procesi koji se odvijaju u nekim sistemima,kao što je npr. vodena turbina,ili neki alat,-interakcija radnog fluida i radnih elemenata kao i kućišta nekog sistema,kao što je npr. jedna centrifugalna pumpa.

Za kreiranje 3-D modela prototipa obično se koristimo programom SolidWorks,a za izradu tehničke dokumentacije crteža koristimo AutoCAD,odnosno 2-D prikaz nekog modela.

U AutoCAD-u se takođe može uraditi i 3-D model,mada je to u SolidWorksu dosta jednostavnije.

U SolidWorksu se 3-D model može jednostavno prebaciti u 2-D.

Simulacije prototipa takođe vršimo u programu SolidWorks.3-D model prototipa nacrtan u SolidWorksu:

Model prebačen iz 3-D u 2-D

Da bi napravili simulaciju prototipa u SolidWorksu,kao prvo moramo imati model našeg prototipa nacrtanog u 3-D:

VentilPokretni dio ventila koji vrši regulaciju protoka

Ulazni otvor

U slijedećih nekoliko koraka pratićemo simulaciju protoka kroz naš ventil:

Pokrenut ćemo čarobnjaka za vršenje simulacije “Wizard” i napravit ćemo projekat sa slijedećim osobinama:

Na samom početku simulacije moramo dati ime našeg projekta,i kao što vidimo ime našeg projekta je “PISTON”.

Zatim odabiremo sistem jedinica u kojem će se mjerenje izvršiti,dakle odabrat ćemo SI sistem jedinica (m-kg-s),samo što ćemo za mjerenje pritiska umjesto paskala odabrati bar.

Slijedeći korak je određivanje tipa analize.U našem slučaju riječ je o unutrašnjoj analizi (internal).

Slijedeći korak je odabiranje vrste fluida koji struji kroz otvor,u našem slučaju riječ je o vodi,i takođe predpostavljamo da su površine kroz koje protiče naš fluid idealno glatke,te da nema trenja o podlogu.

Temperaturu i pritisak u okolini ostavljamo po defaultu tj. temperatura okoline 20 ° C,a pritisak je 1 bar.Rezolucioni nivo takođe ostavljamo po defaultu tj. 3.

Slijedeći korak u simulaciji je podešavanje domene računanja:

Na ovaj način smo domenu računanja ograničili na samo ¼ otvora našeg ventila.

Nakon što odredimo domenu računanja pristupamo i postavljanju graničnih uslova.Prvi granični uslov je statički pritisak na ulazu u ventil koji iznosi 2 bara.

Drugi granični uslov je pritisak na izlazu,koji treba da iznosi 1 bar.

Nakon što postavimo granične uslove,pristupamo postavljanju ciljeva.Prvi cilj je opšti,i on se odnosi na prosječnu vrijednost statičkog pritiska.Drugi cilj je površinski,i odnosi se na sve četri površine pokretnog dijela ventila.

Nakon što smo odredili granične uslove i ciljeve,pristupamo parametarskom proučavanju.U prvom dijelu parametarskog proučavanja našeg ventila vršimo odabir između dimenzije i parametara toka.Odabiremo dimenziju i idemo dalje a zatim u slijedećem koraku parametarskog proučavanja odabiremo predmet proučavanja,a to je naš pokretni dio.

Zatim određujemo ciljeve parametarskog izučavanja a to je ustvari ponovo naš pokretni dio,određujemo parametarsku vrijednost i maksimalan broj iteracija.

Nakon što odredimo ciljeve i max broj kalkulacija pokrećemo simulaciju gdje dobijamo rezultate za dimenziju 0,003 i 0,006 m.Rezultati za 0,006 m:

Rezultati za 0,003 m:

Raspored brzine fluida za dimenziju 0,006 m

Raspored brzine fluida za dimenziju 0,003 m

CAM-Computer Aided Manufacturing

CAM-označava primjenu računara u proizvodnji (izrada pomoću računara) i upravljanju proizvodnjom.Tehnološke operacije se izvode na mašinama kojima upravlja računar.Sva priprema elemenata tehnološkog procesa takođe se vrši pomoću računara.Pojavi CAM sistema predhodila je pojava numeričkih upravljanih mašina (NC),adaptivno upravljanih mašina (AC) i drugih mašina.Da bi se neki mašinski dio mogao izraditi,potrebno je najprije da se definiše njegov oblik.Tako CAD i CAM moduli postaju spregnuti u CAD/CAM sistem,koji proizvođači softvera razvijaju u integralnom obliku.Program SolidCAM nam pomaže u pravljenju G-koda koji se potom ubacuje u CNC mašinu i vrši se proizvodnja našeg prototipa.Danas SolidCAM ima više od 15000 instalisanih sjedišta i posjeduje prodajnu mrežu u 50 zemalja širom svijeta.Dobijeni prototip na CNC mašini predstavlja u stvari fizički prototip,koji se može napraviti na razne načine i od raznih vrsta materijala.

Neke najvažnije naredbe za izradu G-koda:

G0-linerano gibanje u brzom hoduG1-linearno gibanje u radnom hoduG2-kružno gibanje u radnom hodu u smjeru kazaljke na satuG3-kružno gibanje u radnom hodu u smjeru obrnutom od smjera kazaljke na satuG4-kratka stanka u raduG17-izbor radne površine XYG18-izbor radne površine XZG19-izbor radne površine YZG40-isključena kompenzacija alataG41-uključena kompenzacija alata LIJEVAG42-uključena kompenzacija alata DESNAG54-G57 –određivanje nulte tačkeG70-mjerni sistem u inchimaG71-mjerni sistem u milimetrima G90-apsolutni mjerni sistemG91-inkrementni mjerni sistemG94-naredba za posmak mm/minG95-naredba za posmak u mm/okretu...............................................................

Hvala na pažnji!

Vaša pitanja na datu temu