معرفی محیط Assembly کتیا (بررسی ۱۱ کاربری آن)

در دنیای مهندسی و طراحی محصول، ایجاد یک مدل سه ‌بعدی دقیق از کل محصول نهایی یکی از مهمترین مراحل طراحی است.

معمولاً محصولات صنعتی و مهندسی از تعداد زیادی قطعه مختلف تشکیل شده که باید به صورت هماهنگ و دقیق کنار هم قرار گیرند.

اینجا است که محیط Assembly کتیا نقش کلیدی را ایفا می‌کند.

نرم ‌افزار CATIA که محصول شرکت فرانسوی Dassault Systèmes است، یکی از قدرتمندترین و پرکاربردترین نرم ‌افزارهای طراحی به ویژه در صنایع هوا – فضا، خودرو و ماشین ‌آلات است.

محیط Assembly Design در این نرم‌ افزار امکان مونتاژ قطعات و ساختارهای پیچیده را فراهم کرده و به مهندسان کمک می‌کند تا تمامی قطعات را به درستی در کنار هم قرار دهند و طراحی کلی محصول را کامل کنند.

در این مقاله به بررسی محیط Assembly کتیا، علل اهمیت استفاده از آن، محیط کاربری، کاربرد، قوانین ساخت یک مجموعه، نحوه ایجاد یک سند جدید و مزایا و چالش‌های استفاده از محیط Assembly کتیا خواهیم پرداخت.

1# محیط Assembly کتیا چیست؟

محیط Assembly Design بخشی از مجموعه ماژول‌های CATIA است که به کاربران این امکان را می‌دهد تا مدل‌های سه‌ بعدی ساخته شده در محیط‌های Part Design یا دیگر محیط‌ها را در قالب یک ساختار منسجم ترکیب کنند.

به عبارت دیگر، در این محیط قطعات منفرد یا زیرمونتاژها (Sub-assemblies) در کنار هم قرار می‌گیرند تا یک مونتاژ کامل (Assembly) ایجاد شود.

از محیط طراحی مونتاژ CATIA برای ایجاد و مدیریت مجموعه‌ محصولات سه ‌بعدی استفاده می‌شود که به مهندسان کمک می‌کند تا با ترکیب قطعات و زیرمجموعه‌های جداگانه، مدل‌های پیچیده بسازند.

این نرم‌ افزار، طراحی اشکال پیچیده و عملکرد محصول را تسهیل کرده و برآورده شدن الزامات زیبایی‌ شناختی و عملکرد را تضمین می‌کند.

این محیط از مونتاژهای صلب و انعطاف ‌پذیر پشتیبانی کرده و امکان شبیه ‌سازی و تجزیه و تحلیل دقیق نحوه تعامل اجزا را فراهم می‌کند.

تجربه سه‌ بعدی در محیط مونتاژ کتیا واقعاً با توانایی خود در انجام کارآمد کارها با مجموعه‌های بسیار بزرگ می‌درخشد و دلیل دیگری است که صنایع حمل و نقل، هوا – فضا و دریایی آن را انتخاب می‌کنند.

محدودیت‌ها، اتصالات مکانیکی و تشخیص برخورد برای ایجاد مؤثر مجموعه‌ها در دسترس هستند.

دستور Symmetry ابزاری قدرتمند است که به کاربران این امکان را می‌دهد تا به سرعت نیمه دیگر یک مجموعه را مدل ‌سازی کنند.

فشردن کلید Shift هنگام انتخاب یک قطعه به شما این امکان را می‌دهد که سطوح آن قطعه و سطح مونتاژی که می‌خواهید انتخاب کنید را نشان دهید.

پس از انتخاب صفحه آینه‌ای مناسب، ابزارهایی برای استفاده از مرجع موجود، جایگزینی مرجع یا حذف قطعه وجود دارد.

این ابزار  واقعاً  فرآیند آینه‌ ای کردن را آسان می‌کند.

1-1# ساختار محیط Assembly کتیا

ساختار محیط Assembly کتیا به صورت زیر است:

• Product: واحد اصلی مونتاژ که می‌تواند، شامل چندین قطعه و زیرمونتاژ باشد.
• Part: هر قطعه منفرد که در محیط Part Design ساخته شده است.
• Sub-assembly: مونتاژ کوچک‌تر یا زیر مونتاژ که به عنوان بخشی از مونتاژ بزرگتر استفاده می‌شود.

این ساختار سلسله ‌مراتبی باعث می‌شود که مدیریت پروژه‌های بزرگ بسیار ساده ‌تر و بهینه ‌تر انجام شود.

محصول نهایی می‌تواند شامل چندین زیرمونتاژ و قطعه باشد.

همین ساختار چند سطحی باعث می‌شود، مونتاژها پیچیده و بزرگ شوند.

به همین دلیل، مدیریت دقیق فایل‌ها و شناخت ساختار درختی مونتاژ (Specification Tree) بسیار اهمیت دارد.

2-1# انواع طراحی مونتاژ در کتیا

مدل‌های مونتاژ در کتیا را می‌توان با استفاده از یکی از دو روش زیر بسازید:

• رویکرد طراحی از پایین به بالا
• رویکرد طراحی از بالا به پایین

برای ساخت مدل‌های مونتاژ، مونتاژ از پایین به بالا روش ارجح است.

2# علل اهمیت محیط Assembly کتیا

از جمله علل اهمیت کار در محیط Assembly کتیا می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• طراحی محصول به صورت یکپارچه و دقیق
• امکان بررسی نحوه قرارگیری و عملکرد قطعات در کنار هم
• شبیه ‌سازی و تحلیل‌های مختلف مونتاژ (مثل تحلیل تنش، حرکت و برخورد)
• امکان تولید نقشه‌های مونتاژ برای خط تولید و مستندسازی

3# کاربری محیط Assembly کتیا

کاربری محیط Assembly کتیا را در ادامه بررسی خواهیم کرد.

1-3# ایجاد و مدیریت مجموعه‌های بزرگ

کتیا در مدیریت مونتاژهای بزرگ و پیچیده که برای صنایعی مانند هوا – فضا و خودرو بسیار مهم است، عالی عمل می‌کند.

2-3# تعریف روابط و محدودیت‌ها

این محیط به مهندسان اجازه می‌دهد تا روابط بین اجزا، مانند اتصالات مکانیکی و محدودیت‌ها را تعریف کرده و از مونتاژ و رفتار دقیق آنها مطمئن شوند.

3-3# انجام شبیه‌ سازی و تحلیل

کتیا شبیه ‌سازی و تحلیل رفتار مونتاژ، از جمله تحلیل حرکت و تشخیص تداخل را امکان ‌پذیر کرده و به شناسایی و حل مشکلات احتمالی در اوایل فرآیند طراحی کمک می‌کند.

از جمله امکانات شبیه‌ سازی‌های مختلف عبارت است از:

• تحلیل کینماتیکی: بررسی حرکت قطعات نسبت به هم در مونتاژ
• بررسی برخورد: اطمینان از عدم تداخل قطعات در حرکت با یکدیگر
• تحلیل تنش و بارگذاری: بررسی مقاومت مونتاژ در شرایط مختلف نیرو و فشار

4-3# تسهیل همکاری

محیط طراحی مونتاژ CATIA از کار مشارکتی پشتیبانی می‌کند و به چندین کاربر اجازه می‌دهد تا به صورت همزمان روی بخش‌های مختلف مونتاژ کار کنند و راندمان کار تیمی و کارایی را افزایش دهند.

5-3# ایجاد و مدیریت مونتاژها

محیط Assembly Design امکان ایجاد مونتاژهای چند قطعه ‌ای را با وارد کردن قطعات یا مونتاژهای کوچکتر فراهم می‌کند.

کاربران می‌توانند با استفاده از ابزارهای موجود، قطعات را وارد پروژه کرده و ساختار سلسله‌ مراتبی مونتاژ را مدیریت کنند.

• ایجاد محصول جدید (New Product): برای شروع یک مونتاژ جدید، یک سند Product ایجاد می‌شود که اساس ساختار مونتاژ است.
• وارد کردن قطعات موجود (Existing Component): قطعاتی که قبلاً طراحی شده‌اند، می‌توانند به مونتاژ اضافه شوند.
• ساخت زیرمونتاژها: امکان ایجاد زیرمونتاژها برای تقسیم ‌بندی مونتاژهای بزرگ به بخش‌های کوچکتر و قابل کنترل وجود دارد.

6-3# موقعیت‌ دهی و قیدگذاری (Constraints)

یکی از مهمترین امکانات Assembly Design، ابزارهای قیدگذاری است که موقعیت و نحوه قرارگیری قطعات نسبت به یکدیگر را تعیین می‌کند.

بدون این قیود، قطعات نمی‌توانند به شکل دقیق و مهندسی شده کنار هم قرار گیرند.

انواع متداول Constraints شامل موارد زیر است:

• مجاورت: دو سطح یا لبه را در تماس مستقیم قرار می‌دهد.
• تماس: سطوح یا لبه‌ها در تماس قرار می‌گیرند، اما می‌توانند حرکت کنند.
• ثابت: قطعه را در جای خود ثابت نگه می‌دارد.
• فاصله‌ گذاری: فاصله مشخصی بین دو سطح یا لبه برقرار می‌کند.
• زاویه‌ گذاری: زاویه مشخصی بین دو سطح تعیین می‌کند.

این قیود کمک می‌کنند تا مونتاژ نهایی از نظر هندسی منسجم و بدون تداخل باشد.

7-3# ویرایش و جایگزینی قطعات

در محیط Assembly Design کاربر می‌تواند به راحتی قطعات موجود را ویرایش کند یا آن‌ها را با نسخه‌های جدید جایگزین نماید.

این قابلیت برای پروژه‌های بزرگ و در حال توسعه بسیار حیاتی است.

8-3# مدیریت ورژن و کنترل تغییرات

در پروژه‌های بزرگ با تعداد زیادی قطعه و مونتاژ، مدیریت تغییرات و نسخه‌های مختلف بسیار مهم است.

کتیا این امکان را دارد که اطلاعات مربوط به:

• ورژن
• شماره قطعه
• تاریخچه تغییرات

و سایر داده‌های مرتبط را در بخش Properties هر قطعه یا مونتاژ ذخیره کند.

9-3# ایجاد داده‌های تولیدی

این محیط می‌تواند داده‌های تولیدی، مانند مسیرهای ابزار برای ماشینکاری CNC را بر اساس طراحی مونتاژ تولید کند.

10-3# پشتیبانی از روش‌های مختلف طراحی

کتیا از روش‌های مختلف طراحی، از جمله رویکردهای طراحی از بالا به پایین، از پایین به بالا و ترکیبی پشتیبانی کرده و انعطاف ‌پذیری را در فرآیند طراحی فراهم می‌کند.

11-3# فعال کردن نمونه ‌سازی مجازی

CATIA امکان نمونه ‌سازی مجازی را فراهم می‌کند و به مهندسان کمک می‌کند تا طرح‌های خود را قبل از تولید فیزیکی، تجسم و آزمایش کنند که به بهبود دقت و کاهش هزینه‌های نمونه‌ سازی کمک خواهد کرد.

در اصل، محیط طراحی مونتاژ CATIA ابزاری قدرتمند برای طراحی، شبیه ‌سازی و مدیریت محصولات پیچیده در صنایع مختلف است که کارایی، دقت و همکاری را در طول چرخه عمر طراحی تضمین می‌کند.

4# کاربردهای محیط طراحی اسمبلی CATIA در صنایع مختلف

از جمله کاربردهای محیط Assembly کتیا می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1-4# صنعت خودرو

در صنعت خودرو، طراحی محصولات پیچیده و متشکل از هزاران قطعه، بدون استفاده از نرم‌ افزارهای قدرتمندی مثل CATIA تقریبا غیرممکن است.

محیط Assembly Design این امکان را می‌دهد که بخش‌های مختلف خودرو مانند:

• موتور
• سیستم تعلیق
• بدنه
• تجهیزات داخلی

به صورت جداگانه طراحی و سپس به صورت یک مونتاژ کامل درآیند.

از جمله کاربردهای Assembly کتیا در صنعت خودرو عبارت اند از:

• طراحی موتور و قطعات مکانیکی: مونتاژ قطعات موتور با دقت بالا برای بررسی تداخل و عملکرد صحیح
• طراحی سیستم تعلیق و جلوبندی: شبیه ‌سازی حرکت قطعات و تحلیل استهلاک
• مونتاژ بدنه خودرو: مدیریت تعداد بسیار بالای قطعات کوچک و بزرگ بدنه و اطمینان از تطابق ابعادی

2-4# صنعت هوا – فضا

در صنعت هوا – فضا، دقت و ایمنی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است.

مونتاژ قطعات هواپیما، شامل:

• بال‌ها
• موتور
• سیستم‌های الکترونیکی
• کابین

باید به صورت کاملاً دقیق و بدون خطا انجام شود.

CATIA در این زمینه ابزارهای ویژه‌ای ارائه می‌دهد:

• مونتاژ سازه‌های هواپیما: کنترل ابعاد و تطابق قطعات سازه‌ ای
• شبیه ‌سازی عملکرد سیستم‌ها: بررسی حرکات قطعات متحرک مانند فلاپ‌ها و دنده‌های فرود
• تجمیع سیستم‌های الکترونیکی و مکانیکی: مدیریت اتصال میان سیستم‌های مختلف

3-4# صنایع ماشین ‌آلات و تجهیزات سنگین

در این صنعت، ماشین‌ آلات معمولاً از قطعات بزرگی تشکیل شده که مونتاژ آنها نیاز به دقت بالایی دارد:

• طراحی مونتاژ دستگاه‌های سنگین: بررسی تداخل قطعات و امکان جا به جایی در حین کار
• شبیه ‌سازی حرکت: ارزیابی عملکرد مکانیزم‌ها در شرایط واقعی
• بهینه ‌سازی مونتاژ: کاهش زمان و هزینه‌های ساخت با تحلیل مونتاژ

4-4# صنایع الکترونیک و تجهیزات پزشکی

محیط Assembly Design همچنین در مونتاژ قطعات ریز و حساس در صنایع الکترونیک و تجهیزات پزشکی کاربرد دارد:

• مونتاژ بردهای مدار چاپی: قرار دادن قطعات کوچک و بررسی اتصال‌ها
• طراحی تجهیزات پزشکی: مونتاژ قطعات حساس با رعایت استانداردهای خاص
• شبیه ‌سازی عملکرد: اطمینان از عملکرد صحیح تجهیزات در شرایط مختلف

5# قوانین ساخت یک مجموعه در محیط Assembly کتیا

قوانین ساخت یک مجموعه در محیط Assembly کتیا به صورت زیر هستند:

• اطلاع از این که کدام مجموعه یا زیر مجموعه را باید بسازید:
  • قطعاتی که نیاز به کنترل اندازه‌ گیری خاص دارند.
  • قطعاتی که یک زیر مجموعه را تشکیل می‌دهند، نیاز دارند تادر آن زیرمجموعه کنترل یا محدود شوند.
• اطلاع از این مورد که از کدام قیدها یا اتصالات استفاده کنید:
  • قیدها، محدودیت‌های اساسی برای هندسه سه ‌بعدی هستند.
  • اتصالات، محدودیت‌های مشابهی را برای هندسه سه ‌بعدی اعمال می‌کنند؛ اما پارامترهای سینماتیکی را نیز برای نشان دادن حرکت قطعه اضافه می‌کنند.
• هنگام ساخت یک مجموعه، ابتدا قید را روی قطعه متحرک و سپس روی قطعه ثابت یا غیرمتحرک اعمال کنید.
• به ‌روزرسانی خودکار را غیرفعال کنید؛ این کار مانع از به ‌روزرسانی خودکار محدودیت‌ها، معیارها و قطعات می‌شود.
  این کار همچنین امکان به ‌روزرسانی دستی اسمبلی را فراهم می‌کند که امکان کنترل بیشتر در حین ساخت اسمبلی را ایجاد خواهد کرد.

از طرف دیگر این قوانین از چند منظر دیگر قابل بررسی است که در ادامه با آن آشنا خواهیم شد.

1-5# عدم وجود هیچ زیرمجموعه‌ای

اگر ساختار مونتاژ دارای چندین قطعه است؛ اما زیرمجموعه‌ای ندارد، یک قید ثابت (Fixed Constraint) را به قطعه‌ای که قرار نیست، حرکت کند، اعمال کنید.

سپس سایر قیدها را از قطعه متحرک به قطعه ثابت اعمال کنید.

قید ثابت فقط برای اطمینان از ثابت ماندن قطعه اصلی است.

2-5# وجود چندین زیرمجموعه

اگر مجموعه مونتاژی چندین زیرمجموعه دارد، ابتدا قیدها را به قطعات زیرمجموعه اعمال کنید.

توجه داشته باشید که می‌توان از یک قید ثابت (Fixed Constraint) در زیرمونتاژ استفاده کرد تا این اطمینان به دست آید که قطعات در جهات مختلف یا چندگانه حرکت نمی‌کنند.

3-5# اسمبلی‌های سطح بالا

مطمئن شوید که زیر مجموعه را برای اعمال محدودیت‌ها فعال می‌کنید؛ زیرا کتیا به صورت خودکار محدودیت‌ها را به زیر مجموعه اعمال نمی‌کند.

4-5# به‌ روز رسانی اسمبلی

هر زمان که قیدها اعمال می‌شوند، کاربر می‌تواند با استفاده از Update All مونتاژ را بسازد.

این کار تأیید می‌کند که جهت درست بوده یا قید برای سناریو صحیح است.

سپس از دکمه Undo برای لغو قید روی قطعه(ها) استفاده کنید.

1) مونتاژ صلب (پیش ‌فرض)

یک محصول صلب در کتیا مجموعه ‌ای از قطعات است که از نظر ساخت مجموعه با قیدها، از کل مجموعه استفاده می‌کند.

اگر زیرمجموعه مورد نظر قید داشته باشد، آن قیدها به صورت عادی عمل می‌کنند؛ اما قیدهای سطح بالاتر برای کل زیرمجموعه مورد نظر اعمال می‌شوند.

2) مونتاژ انعطاف ‌پذیر

یک محصول انعطاف ‌پذیر، مجموعه ‌ای از قطعات است که از نظر ساخت مجموعه با قیدها، از قطعات مجزای زیر مجموعه استفاده خواهد کرد.

قطعات تحت یک مجموعه انعطاف ‌پذیر همچنان نیاز به قیدهایی دارند که باید تحت مجموعه فرعی مورد نیاز ساخته شوند.

اگر زیرمونتاژ دارای قیدهایی باشد، آن قیدها به صورت عادی عمل می‌کنند؛ اما قیدهای سطح بالاتر برای قطعات جداگانه اعمال شده و بر اساس درجه آزادی ساخته می‌شوند.

برای تغییر محصول از یک مونتاژ صلب به یک مونتاژ انعطاف ‌پذیر، روی مونتاژ کلیک راست کرده و شی Product1 را هایلایت و انتخاب کنید.

علاوه بر این در Assembly Design همین آیکون در نوار ابزار Constraints قرار دارد.

6# ایجاد یک سند جدید مونتاژ در محیط Assembly کتیا

برای ایجاد یک سند جدید در محیط Assembly کتیا مراحل زیر را دنبال کنید:

1. برای شروع، از نوار ابزار بالای نرم ‌افزار روی آیکون New کلیک کنید.
2. در پنجره ای که باز شده، گزینه Product را انتخاب کنید تا یک سند جدید مونتاژ ساخته شود.
3. قبل از شروع کار، مطمئن شوید که وارد محیط Assembly Design شده باشید.
4. برای رفتن به این محیط، از منوی Start گزینه Mechanical Design و سپس Assembly Design را انتخاب کنید.

1-6# مفهوم شناسه منحصر به ‌فرد (Unique ID)

مفهوم شناسه منحصر به فرد در محیط Assembly کتیا عبارت است از:

• هنگام ساخت مونتاژ، هر قطعه باید شناسه یا شماره قطعه منحصر به ‌فردی داشته باشد.
• همچنین، خود مونتاژ نیز باید شناسه خاصی داشته باشد، به‌ خصوص اگر قرار است به عنوان زیرمونتاژ در مونتاژهای بزرگتر استفاده شود.
• این کار باعث جلوگیری از بروز تداخل در نام گذاری و بروز اشتباهات احتمالی در پروژه‌های پیچیده می‌شود.

2-6# تعیین شناسه مونتاژ

برای تعیین شناسه مونتاژ در محیط Assembly کتیا مراحل زیر را دنبال کنید:

1. در درخت مشخصات (Specification Tree) روی نام مونتاژ به عنوان مثالProduct1  کلیک راست کرده و Properties را انتخاب کنید.
2. در پنجرهProperties  تب Product را انتخاب کنید.
3. فیلد Part Number را به نام دلخواه به عنوان مثال Ratchet Wrench تغییر دهید و روی OK کلیک کنید.

3-6# وارد کردن قطعات به مونتاژ

مراحل وارد کرد قطعات در محیط Assembly کتیا به صورت زیر است:

1. آیکون Existing Component را فعال کنید.
2. سپس از شما خواسته می‌شود که مونتاژی را برای وارد کردن قطعه انتخاب کنید؛ روی مونتاژ مورد نظر کلیک کنید.
3. پنجره انتخاب فایل باز می‌شود و به پوشه ‌ای هدایت می‌شوید که قطعات در آن قرار دارند.
4. می‌توانید با نگه داشتن کلید Ctrl چند قطعه مانند Flex Head و Handle Grip را به صورت همزمان انتخاب کنید و سپس روی Open بزنید.
5. قطعات به صورت پیش ‌فرض وارد مونتاژ شده و در موقعیت اولیه قرار می‌گیرند.

1) نکات کلیدی در انتخاب قطعات

هنگام انتخاب قطعات در محیط Assembly کتیا نکات زیر را در نظر داشته باشید:

• کلید Ctrl برای انتخاب قطعات به صورت جداگانه استفاده می‌شود.
• کلید Shift برای انتخاب بازه ‌ای از فایل‌ها کاربرد دارد.
• مطمئن شوید تمام قطعات وارد شده به صورت کامل و واضح در محیط نرم‌ افزار دیده می‌شوند.
• بعد از وارد کردن قطعات، می‌توانید از ابزارهای مختلف محیط Assembly Design برای موقعیت‌ دهی دقیق‌تر، اعمال قیود و ساخت مونتاژ کامل استفاده کنید.

7# مزایا و چالش‌های استفاده از محیطAssembly کتیا

در این بخش به بررسی مزایا و چالش‌های استفاده از محیط Assembly کتیا خواهیم پرداخت.

1-7# مزایای استفاده از محیط Assembly کتیا

از جمله مزایای استفاده از محیط Assembly کتیا می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• مدیریت ساختار پیچیده: امکان ساخت مونتاژهای بزرگ و پیچیده با میلیون‌ها قطعه به کمک ساختار سلسله ‌مراتبی وجود دارد.
• افزایش دقت و کاهش خطا: قیدگذاری دقیق قطعات باعث می‌شود تا مونتاژها بدون تداخل و خطا طراحی شوند.
• امکان شبیه‌ سازی‌های متنوع: انجام تحلیل‌های کینماتیک، برخورد و تنش پیش از ساخت واقعی امکان پذیر است.
• یکپارچگی با دیگر ماژول‌ها: ارتباط با محیط‌های Part Design ،Drafting و CAE برای طراحی کامل و مستندسازی وجود دارد.
• بهبود همکاری تیمی: ذخیره و مدیریت اطلاعات قطعات و مونتاژها باعث تسهیل کار گروهی و انتقال اطلاعات بین بخش‌ها می‌شود.
• مدیریت تغییرات: امکان ردیابی تغییرات و مدیریت نسخه‌های مختلف قطعات و مونتاژها نیز از دیگر مزایای این محیط است.

2-7# چالش‌های استفاده از محیط Assembly کتیا

از جمله چالش‌های استفاده از محیط Assembly کتیا می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• پیچیدگی یادگیری: کار با محیط اسمبلی نیاز به آموزش تخصصی و تجربه دارد.
• نیاز به سخت ‌افزار قوی: مدل‌ سازی مونتاژهای بزرگ به سیستم‌های کامپیوتری قدرتمند نیازمند است.
• مدیریت داده‌ها: ذخیره و سازماندهی حجم زیاد داده‌های مرتبط با قطعات و مونتاژها می‌تواند دشوار باشد.
• هماهنگی تیمی: نیاز به هماهنگی دقیق بین تیم‌های طراحی برای جلوگیری از ناسازگاری در مونتاژ است.
• زمان ‌بر بودن طراحی: طراحی و قیدگذاری مونتاژهای پیچیده ممکن است، زمان ‌بر باشد.