Produzione assistita dal vcalcolatore

Finalità

Obiettivo della prima parte del corso è lo studio dei sistemi CAD (Computer Aided Design), dei sistemi CAM (Computer Aided Manufacturing) per la programmazione delle macchine utensili CNC (Computerized Numerical Control), e della loro integrazione in sistemi CAD/CAM. Si prevede l’analisi dei requisiti informatici, l’analisi delle procedure, dei dati che definiscono il prodotto, il processo ed il sistema di produzione. La modellazione del prodotto, del processo e del sistema di produzione sarà orientata da un lato alla comprensione delle strutture e dei dati, dall’altro all’automazione integrata e flessibile dei processi e dei sistemi.
Obiettivo della seconda parte del corso è lo studio delle tematiche inerenti la definizione e gestione dei dati relativi al prodotto (sistemi di Product Data Management – PDM) e delle tematiche inerenti la pianificazione dei processi tecnologici di produzione (sistemi di Computer Aided Process Planning - CAPP), nell’ottica di una integrazione a livello sistemico delle funzioni aziendali, e tra aziende, basata su architetture di Computer Integrated Manufacturing (CIM).
La trattazione della materia sarà sufficientemente analitica per un corso universitario specialistico e professionalizzante, adeguatamente descrittiva per allievi che non abbiano conoscenze specifiche pregresse relative alla produzione assistita dal calcolatore. Si adotterà una metodologia che prevede lezioni teoriche ed esercitazioni con l’uso dell’elaboratore. Verranno impiegati sistemi CAD/CAM applicati in ambiente industriale ed altri sistemi informatici relativi alle tematiche trattate nell’ambito del corso. Nel corso delle esercitazioni verranno affrontati collettivamente ed in modo guidato personale o in piccoli gruppi lo studio e la discussione di casi industriali di automazione CAD/CAM, nonché la elaborazione di un lavoro d'anno di gruppo relativo alla modellazione CAD di un componente di un prodotto industriale meccanico e alla pianificazione CAM del processo di lavorazione e alla programmazione del CNC (Computerized Numerical Control) per la esecuzione della lavorazione del componente su macchina utensile CNC. Una parte del lavoro d’anno sarà relativa alla discussione di problematiche relative al PDM, CAPP e CIM.

Programma

Introduzione alla produzione assistita dal calcolatore

L’informatica come strumento di ausilio e di integrazione tra le attività di progettazione prodotto, di pianificazione del processo tecnologico di produzione, di progettazione e controllo dei sistemi di produzione di componenti e prodotti industriali meccanici.

Definizione e gestione dell’informazione geometrica relativa al prodotto – sistemi CAD

Introduzione ai sistemi CAD. Tecniche di modellazione e visualizzazione di entità geometriche per la rappresentazione della geometria del prodotto: sistemi di grafica bitmap, sistemi di grafica vettoriale 2D e 3D, curve e superfici parametriche, modellazione solida, modellazione solida parametrica e variazionale, Feature Technology, Group Technology; modellazione di prodotti montati.

Architettura e funzionamento delle macchine utensili CNC (Computerized Numerical Control)

Definizione di automazione dei processi e dei sistemi di produzione; architettura di una macchina utensile CNC, elementi costitutivi (assi, azionamenti, trasduttori), struttura e funzionalità delle macchine utensili CNC a 2, 2.5, 3 e 5 assi, architetture di controllo asse in anello aperto e in anello chiuso, servosistemi, interpolazione, controllo adattativo, geometrico e tecnologico. Cenni all’architettura e funzionamento dei robot industriali

La programmazione delle lavorazioni con macchine utensili CNC ed i sistemi CAD/CAM

Programmazione manuale delle macchine utensili CNC con linguaggio ISO (G-code), programmazione assistita dal calcolatore in linguaggio APT, architettura e funzionalità delle applicazioni CAM, problemi di geometria computazionale connessi al CAM; struttura e funzionalità dei sistemi CAD/CAM: architetture e problematiche di integrazione tra CAD e CAM. Tecniche e strumenti per la simulazione del processo di lavorazione. Cenni alla programmazione dei robot industriali.

Definizione e gestione dell’informazione relativa al prodotto – Product Data definition (PDD) and Product Data Management (PDM)

La attività di progettazione prodotto come attività multidisciplinare e collaborativa. Problematiche di condivisione dell’informazione in ambienti collaborativi distribuiti. L’informazione legata al prodotto come aggregato di dati di natura ibrida, che comprende l’informazione geometrica come sottoassieme. Problematiche di definizione della struttura dati legata al prodotto: Product Data Definition (PDD); problematiche di gestione dei dati legati al prodotto: architettura e funzionamento dei sistemi Product Data Management (PDM). Metodologie e strumenti per l’analisi del ciclo di vita del prodotto, con particolare riferimento alle problematiche di impatto ambientale: Life-cycle Analysis (LCA).

Definizione e gestione dell’informazione relativa al processo – Computer Aided Process Planning (CAPP)

Pianificazione del processo di produzione assistita dal calcolatore - Computer Aided Process Planning (CAPP); problematiche e tecniche di modellazione del processo di produzione nei sistemi CAPP, architetture e strategie risolutive adottate nei sistemi CAPP: approccio EDP, approccio variante e approccio generativo. Sistemi CAPP e Group Technology. Studio delle problematiche connesse alla realizzazione di architetture informatiche integrate CAD/CAPP/CAM. La pianificazione del montaggio e dello smontaggio assistita dal calcolatore, Computer Aided Assembly Planning (CAAP), Computer Aided Disassembly Planning (CADP).

L’informatica come strumento di integrazione a livello sistemico

Architetture informatiche di integrazione per l’automazione industriale: automazione rigida e flessibile nei sistemi di produzione, celle di lavorazione, Flexible Manufacturing Systems (FMS).
L’informatica come strumento di integrazione tra tutte le funzioni aziendali legate alla progettazione e produzione del prodotto, il Computer Integrated Manufacturing (CIM). L’informatica come strumento di integrazione tra aziende: architetture informatiche per la progettazione collaborativa in rete, problematiche di rappresentazione e gestione della supply chain, Computer Integrated Business (CIB).

Attività d'esercitazione

Le esercitazioni prevedono l’uso dell’elaboratore per l’utilizzo di sistemi CAD/CAPP/CAM impiegati a livello industriale, per lo studio delle problematiche di produzione assistita dal calcolatore. Nel corso delle esercitazioni gli studenti, divisi in gruppi, si dedicheranno alla modellazione CAD di un componente di un prodotto industriale meccanico, alla pianificazione del processo di lavorazione ed alla generazione dei programmi di lavorazione alle macchine utensili CNC con sistemi CAM. Tali attività andranno di regola svolte in collegamento con aziende industriali e verranno documentate dalla elaborazione di un lavoro d’anno da parte di ciascun gruppo. Una parte del lavoro d’anno sarà relativa alla discussione di problematiche relative al PDM, CAPP e CIM.

Modalità d'esame

L'esame prevede una prova scritta ed una prova orale. La elaborazione del lavoro d'anno e la sua discussione in sede di prova orale esonererà dalla prova scritta.

Propedeuticità

Disegno Industriale, Tecnologia Meccanica

Testi consigliati

C. MCMAHON, J.BROWNE: "CAD/CAM: Principles, Practice, and Manufacturing Management", Addison-Wesley Pub Co, 2nd edition,1999.
K. LEE: "Principles of CAD/CAM/CAE Systems", Addison-Wesley Publishing; 1st edition ,1999.

Testi d'approfondimento

S. KALPAKJIAN: " Manufacturing Processes for Engineering Materials", Addison-Wesley Publishing Company, Reading, 1984.
G. BOOTHROYD, C. POLI, L.E. MURCH: " Automatic Assembly ", Marcel Dekker, New York, 1983.
T. C. CHANG, R.A. WYSK, H.-P. WANG: " Computer Aided Manufacturing ", Prentice Hall, Englewood Cliff, 1991.
G.W. VICKERS, M. LY, R G OETTER: " Numerically Controlled Machine Tools ",Hellis Horwood, New York, 1990.
G.E.THYER:"Computer numerical Control of Machine Tools", Newnes, Oxford, 1991.

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