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PROGETTAZIONE MECCANICA CAD/CAE INTEGRATA (046MI)

A.A. 2019 / 2020

Docenti 
Muscia Roberto
Periodo 
Primo semestre
Crediti 
6
Durata 
48
Tipo attività formativa 
Caratterizzante
Percorso 
[IN15+2+ - Ord. 2016] progettazione e prototipazione meccanica
Syllabus 
Lingua insegnamento 

Italiano

Obiettivi formativi 

Finalità ed impostazione generale: la progettazione meccanica con l'uso integrato dei modelli di calcolo tradizionale, con i modellatori solidi, con i software agli elementi finiti. Problematiche e vantaggi della progettazione integrata. Tecnica della sintesi progettuale basata sulle analisi ripetute. Obiettivi finali del corso: a) conoscenza di un approccio progettuale metodico per l'impostazione delle attività sequenziali da svolgere per eseguire in generale una progettazione meccanica (conoscenza e capacità di comprensione), b) conoscenza di alcuni strumenti software CAD/CAE finalizzati alla progettazione meccanica (conoscenza e capacità di comprensione applicate), c) capacità di impostare un'attività di progettazione CAD/CAE coordinata, parallela e ripartibile su un gruppo di persone (conoscenza, capacità di comprensione applicate, autonomia di giudizio e abilità comunicative).

Prerequisiti 

Conoscenze di Disegno tecnico, Costruzione di macchine, Meccanica applicata alle macchine, Tecnologia meccanica

Contenuti 

Il corso illustra i problemi che un progettista deve risolvere per svolgere un progetto meccanico. Viene proposta una metodologia di analisi generale di sistemi con successiva applicazione al caso di una progettazione meccanica. Nel corso sono utilizzati software di modellazione solida e di analisi agli elementi finiti. Sono illustrati i problemi principali che spesso affliggono l’interpretazione dei risultati ricavati col metodo degli elementi finiti.

PROGRAMMA PROGETTAZIONE MECCANICA CAD/CAE INTEGRATA
A.A. 2018/2019

- Entità geometriche per eseguire la modellazione solida: nozioni di piano ausiliario e di profilo tracciato su tale piano, elementi costitutivi del profilo e caratteristiche geometriche relative, vincoli geometrici imponibili sul profilo, definizione di profilo parametrico-variazionale, profilo sottovincolato, sovravincolato, esattamente vincolato. Estrusione virtuale di un profilo. Modalità di modellazione offerte dai CAD 3D sui solidi generati con le estrusioni virtuali. Analogia con le lavorazioni per asportazione di truciolo. Principali tipi di lavorazioni virtuali offerte dai software di modellazione solida.

- Indicazioni generali per la gestione dei solidi al fine di modellare complessivi, formati dei files
Modalità di salvataggio dei solidi modellati e del complessivo in relazione all' aggiornamento automatico di particolari presenti nello stesso assieme. Esportazione e importazione di solidi virtuali in formato IGES e STEP. Formato STL e stereolitografia. Possibilità di conversione dei file in differenti formati per il trasferimento delle modellazioni tra CAD 3D di diverse case produttrici.

- Illustrazione dei principali comandi e delle caratteristiche di due modellatori parametrico-variazionali di ultima generazione (ThinkDesign e SolidWorks). Tutti gli elementi di modellazione solida fin qui citati sono operativamente illustrati con l'ausilio di un CAD 3D di ultima generazione. Sono quindi presentati i comandi che permettono di mettere in pratica una modellazione in accordo ai concetti teorici precedentemente esposti.

- Una tecnica di analisi per pianificare le attività (di progettazione)
Vantaggi e svantaggi della progettazione basata sull'uso di metodologie. La metodologia SADT/IDEF0 (Structured Analysis and Design Technique/ Integration Definition for Functional Modelling): principio di un metodo per svolgere analisi di attività strutturate, elementi della tecnica SADT nativa (metodo, tecniche, linguaggio grafico).

- Pianificazione delle attività per svolgere un progetto CAD/CAE
Esemplificazione d'uso di SADT per pianificare un'attività di progettazione meccanica: esecuzione di un'analisi completa per eseguire la progettazione di un bozzello col relativo gancio. Riferimenti generali ad attività similari a quelle considerate nell'esempio di analisi svolto al fine di eseguire la progettazione meccanica di generici sistemi meccanici.

- Modalità di applicazione operativa dei risultati di pianificazione raggiunti con l'analisi SADT: dimensionamento dell'organo meccanico e verifiche nominali. Scelta della tipologia adatta di bozzello e gancio da progettare in funzione ai dati fissati. Indicazioni per generalizzare i criteri di scelta nel caso di tipologie di dispositivi meccanici da progettare differenti dal caso specifico del bozzello col gancio. Verifica strutturale nominale delle parti principali del bozzello e del gancio. Uso dei modelli di calc

Metodi didattici 

lezioni frontali con l'uso di software di simulazione ed esercitazioni

Programma esteso 

PROGRAMMA PROGETTAZIONE MECCANICA CAD/CAE INTEGRATA
A.A. 2018/2019

- Entità geometriche per eseguire la modellazione solida: nozioni di piano ausiliario e di profilo tracciato su tale piano, elementi costitutivi del profilo e caratteristiche geometriche relative, vincoli geometrici imponibili sul profilo, definizione di profilo parametrico-variazionale, profilo sottovincolato, sovravincolato, esattamente vincolato. Estrusione virtuale di un profilo. Modalità di modellazione offerte dai CAD 3D sui solidi generati con le estrusioni virtuali. Analogia con le lavorazioni per asportazione di truciolo. Principali tipi di lavorazioni virtuali offerte dai software di modellazione solida.

- Indicazioni generali per la gestione dei solidi al fine di modellare complessivi, formati dei files
Modalità di salvataggio dei solidi modellati e del complessivo in relazione all' aggiornamento automatico di particolari presenti nello stesso assieme. Esportazione e importazione di solidi virtuali in formato IGES e STEP. Formato STL e stereolitografia. Possibilità di conversione dei file in differenti formati per il trasferimento delle modellazioni tra CAD 3D di diverse case produttrici.

- Illustrazione dei principali comandi e delle caratteristiche di due modellatori parametrico-variazionali di ultima generazione (ThinkDesign e SolidWorks). Tutti gli elementi di modellazione solida fin qui citati sono operativamente illustrati con l'ausilio di un CAD 3D di ultima generazione. Sono quindi presentati i comandi che permettono di mettere in pratica una modellazione in accordo ai concetti teorici precedentemente esposti.

- Una tecnica di analisi per pianificare le attività (di progettazione)
Vantaggi e svantaggi della progettazione basata sull'uso di metodologie. La metodologia SADT/IDEF0 (Structured Analysis and Design Technique/ Integration Definition for Functional Modelling): principio di un metodo per svolgere analisi di attività strutturate, elementi della tecnica SADT nativa (metodo, tecniche, linguaggio grafico).

- Pianificazione delle attività per svolgere un progetto CAD/CAE
Esemplificazione d'uso di SADT per pianificare un'attività di progettazione meccanica: esecuzione di un'analisi completa per eseguire la progettazione di un bozzello col relativo gancio. Riferimenti generali ad attività similari a quelle considerate nell'esempio di analisi svolto al fine di eseguire la progettazione meccanica di generici sistemi meccanici.

- Modalità di applicazione operativa dei risultati di pianificazione raggiunti con l'analisi SADT: dimensionamento dell'organo meccanico e verifiche nominali. Scelta della tipologia adatta di bozzello e gancio da progettare in funzione ai dati fissati. Indicazioni per generalizzare i criteri di scelta nel caso di tipologie di dispositivi meccanici da progettare differenti dal caso specifico del bozzello col gancio. Verifica strutturale nominale delle parti principali del bozzello e del gancio. Uso dei modelli di calcolo tradizionali con evidenziazione dei loro limiti.

- Modalità di applicazione operativa dei risultati di pianificazione raggiunti con l'analisi SADT: modellazione solida e verifiche strutturali FEM con software commerciali integrati.

Modalità di verifica dell'apprendimento 

Esame finale con presentazione e discussione di un progetto meccanico CAD/CAE elaborato dallo studente (valutazione della conoscenza, capacità di comprensione applicate, autonomia di giudizio e abilità comunicative). Almeno dieci giorni prima dell'esame lo studente deve consegnare una relazione scritta cartacea su quanto svolto (40 o più pagine) e un DVD contenente i modelli FINALI elaborati per il progetto individuale assegnato. Questo DVD deve contenere anche copia pdf della relazione su supporto cartaceo.

Altre informazioni 

Consigliato l'uso di un computer portatile personale. Disponibilità gratuita dei software utilizzati per la preparazione dell'esame finale.

Testi di riferimento 

[1] Manuale in linea di ThinkDesign (modellatore solido), Think3, Lakeside Drive, Suite 250, Santa Clara, CA 95054, Sito Internet: http://www.think3.com
[2] Manuale in linea di SolidWorks (modellatore solido), SolidWorks Corporation 300 Baker Avenue, Concord MA 01742 USA, Sito Internet: http://www.solidworks.com
[3] Manuale in linea di Simulation (FEM integrato in SolidWorks), SRAC division of SolidWorks Corporation, 12121 Wilshire Blvd, Suite 700 Los Angeles, CA 90025 USA, Sito Internet: http://www.solidworks.com/sw/products/simulation/solutions.htm
[4] Principles of CAD/CAM/CAE Systems, Kunwoo Lee, Addison-Wesley, 1999.(Testo con ampia impostazione contenente uno spettro delle applicazioni CAD 2D/3D nell'ingegneria, anche con trattazioni matematiche di dettaglio degli algoritmi implementati nella modellazione 3D, adatto per approfondimento culturale della conoscenza CAD/CAM/CAE).
[5] Modelli Geometrici in Computer Graphics, Michael E. Mortenson, McGraw-Hill, 1989.(Testo classico di computer graphics, fornisce definizioni di base e le trattazioni matematiche dettagliate su cui è basato il funzionamento dei moderni modellatori solidi).
[6] Disegno Meccanico, Vol.I,II,II, G. Manfé, R. Pozza, G. Scarato, Principato Editore, Milano, Ultima edizione.(Testo ricco di disegni tecnici meccanici ed esempi di soluzioni progettuali, tabelle, ecc.).
[7] Vademecum per l'ingegnere costruttore meccanico, C. Malavasi, Hoepli, Milano, Ultima Edizione.(Manuale classico per l'ingegneria meccanica).
[8] Manuale dell' ingegnere, Nuovo Colombo, Hoepli, Milano, Ultima Edizione.(Manuale classico per l'ingegneria in generale).
[9] Costruzione di Macchine, E. Massa, Tamburini Edizioni Scientifico Tecniche, Masson Italia Editori, Milano, Ultima Edizione(Testo classico di Costruzione di Macchine).
[10] Elementi costruttivi delle macchine, U. Pighini, Edizioni Scientifiche Associate, Roma, Ultima Edizione.(Testo classico di Costruzione di Macchine).
[11] Scienza delle Costruzioni, O. Belluzzi, Zanichelli Editore, Bologna, Ultima Edizione.(Testo classico di Scienza delle Costruzioni).
[12] Catalogo Tabelle UNI in rete: http://webstore.uni.com/unistore/public/searchproducts?language=it
[13] Dispensa del corso.


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