Design Study in SOLIDWORKS

ในงานออกแบบนั้นไม่ว่าจะเป็นงานทางด้านวิศวกรรม งานด้านวิจัยและพัฒนา งานด้านผลิตภัณฑ์ข้าวของเครื่องใช้ งานด้านการศึกษานั้น ล้วนต้องการทักษะและประสบการณ์ในการประมาณขนาดของชิ้นงานเริ่มต้น การคำนวนเพื่อหาขนาดของชิ้นงานนั้นสามารถช่วยสร้างจุดเริ่มต้นและเป็นทฤษฎีที่ช่วยรองรับชิ้นงานได้แต่จากนั้นจินตนาการจะเป็นตัวต่อยอดชิ้นงานเราไปสู่ความหลากหลายและเติมส่วนที่ต้องการให้สมบูรณ์ขึ้น

เมื่อเราได้ชิ้นงานเริ่มต้นมาแล้ว ความคิดเห็นต่างๆ ความคุ้มในการลงทุนสร้างชิ้นงานนั้น ความพึงพอใจ ประสิทธิภาพ ความปลอดภัยในการใช้ชิ้นงานนั้น ก็จะเข้ามาเป็นปัจจัยให้เกิดการแปรเปลี่ยนชิ้นงานนั้นๆไปหลายๆแบบ และการใช้ weight balance เข้ามาช่วยในการตัดสินใจก็เป็นวิธีหนึ่งในการเลือกรูปแบบชิ้นงานที่ตรงตามเป้าที่สุด

ในฐานะที่เราเป็นคนออกแบบเราจึงต้องทำการแปรผันชิ้นงานเราเป็นหลายๆรูปแบบพร้อมทั้งประเมินปัจจัยต่างที่เปลี่ยนแปลงไปตามรูปร่างของชิ้นงาน  โดยปกติเวลาเราทำงานใน SOLIDWORKS นั้นขั้นตอนการทำงานก็จะเป็นประมาณดังนี้ คือ เขียนแบบสามมิติ กำหนดวัสดุให้กับขิ้นงานที่ material ตรวจสอบน้ำหนักที่ mass properties  คำนวนความแข็งแรงที่ SOLIDWORKS Simulation ปรับแก้ไขแบบสามมิติให้ได้ความแข็งแรงตามต้องการ วนเป็นลูปแบบนี้ไปเรื่อยๆจนได้ชิ้นงาน ในกรณีที่ชิ้นงานที้ไม่มีความซับซ้อนมากอยากเช่นแผ่นสี่เหลี่ยมเจาะรูนั้น การแปรผันรูปร่างของชิ้นงานนั้นสามารถทำได้ง่าย และมีไม่กี่รูปแบบ แต่ในกรณีชิ้นงานอย่างเช่น intake manifold ที่มีหลายร้อยหลายพันฟีเจอร์นั้น มีขนาดมากมายประกอบกันอยู่ ทำให้การแปรผันรูปร่างของชิ้นงานนั้นมีมากมาย ซึ่งเมื่อเราค่อยๆเปลี่ยนทีืรูปแบบ ค่อยๆวิเคราะห์ความแข็งแรงทำให้ใช้เวลาเป็นอันมากในการทำ และชิ้นงานจริงในงานนั้นเราไม่สามารถที่จะเลี่ยงไม่ให้เจอชิ้นงานซับซ้อนได้  เพื่อที่จะแก้ปัญหานี้ ฟีเจอร์ที่เรียกว่า Design Study ใน SOLIDWORKS Simulation จึงมีมาเพื่อช่วยในการแปรผันรูปร่างของชิ้นงานและคำนวนความแข็งแรง น้ำหนักหรือสิ่งที่เราอยากจะรู้ได้โดยอัตโนมัติ

การแปรผันรูปร่างของชิ้นงานนั้นโดยปกติแล้วเราจะทำการเปลี่ยนที่ขนาดของแต่ละฟีเจอร์ เช่นรัศมี Fillet , ความยาว extrude ตำแหน่งการเจาะรู ขนาดของรู เป็นต้น ดังนั้นในการทำ Design Study นั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องมีระเบียบในการเขียนชิ้นงาน เนื่องจากขนาดจะถูกเปลี่ยนโดยอัตโนมัติ ดังนั้นการสร้าง parent and child โดยไม่จำเป็นนั้นอาจทำให้เกิด error ในการสร้างชิ้นงานเมื่อขนาดเปลี่ยนไปเพราะสิ่งที่ใช้อ้างอิงมันเกิดหายไป การอ้างอิงการสร้างจากพวกขอบชิ้นงาน ผิวชิ้นงาน มุมชิ้นงานนั้น ทำให้สร้างชิ้นงานได้ง่ายก็จริงแต่เบื้องหลังคือ เป็นสิ่งที่สร้าง parent and child ที่น่ากลัวและยุ่งเหยิงซึ่งทำให้มีโอกาสที่ทำให้เกิด error ได้ง่าย parent and child ที่สะอาดควรอ้างอิงขนาดจากดาตั้มทั้งหลายคือ ระนาบ แกน coordinate เป็นต้น

เมื่อชิ้นงานเรามีความเป็นระเบียบในการสร้างแล้วก็พร้อมที่จะทำ Design Study ในที่นี้จะยกตัวอย่างการทำ Design Study ในการวิเคราะห์ความแข็งของชิ้นงาน Bracket โดยมีลักษณะเป็นชิ้นงานแบบ Sheet Metal ที่ทำการปั๊มขึ้นรูป และมีการเจาะรูดังแสดง โดยที่เราต้องการออกแบบ Bracket นี้ให้ใช้เนื้อวัสดุน้อยที่สุด โดยที่ยังคงรับแรงได้โดยไม่เกิดการเสียรูปแบบถาวร เนื่องจาก Bracket นี้ต้องเชื่อมต่อชิ้นงานเข้าด้วยกันทำให้ตำแหน่งของรูนั้นต้องตำแหน่งเดิม ดังนั้นเราสามารถที่จะแปรเปลี่ยนขนาดได้โดยไม่ยุ่งเกี่ยวกับตำแหน่งของรู ในที่นี้เราจะเปลี่ยนความหนาของชิ้นงาน มุมงอ และขอบของริบ เป็นต้น

นำ Bracket ตั้งต้นนั้นทำไฟไนต์อิลิเมนต์โดยการกำหนดค่า Boundary ต่างๆให้เรียบร้อยจากนั้นทำการคำนวนออกมาเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของผลลัพธ์ที่ได้ก่อนที่จะทำ Design Study ซึ่งถ้าผิดตั้งแต่ต้นก็จะผิดยาวและทำให้เสียเวลา

จากนั้นสู่โหมด Design Study โดยเริ่มแรกนั้นเราจะต้องกำหนดตัวแปรที่เราจะทำการศึกษาเสียก่อนโดยไปที่ แถบเครื่องมือ Evaluation > Parameter  เมื่อเข้ามาแล้วจะปรากฏตารางสำหรับใส่ค่าขนาดที่เราจะทำการกำหนดลงไปว่า ความหนา มุมงอและ ขอบของริบนั้นมีค่าอยู่ในช่วงใด นั้น โดยขนาดนี้จะสัมพันธ์กับฟีเจอร์ที่ใช้สร้าง หากสร้างผิดกระบวนการมาความหนาก็อาจจไม่แสดงให้เห็น จากนั้นคลิกเลือกขนาดที่ต้องการปรับเปลี่ยนและตั้งชื่อ

กลับไปที่แถบเครื่องมือ Evaluation อีกครั้งเลือก Design Study จะแสดงที่จะดึง Parameter ที่เราจะศึกษามาและให้กำหนดขอบเขตที่จะทำการเปลี่ยนแปลง Parameter และกำหนดขอบเขตของขนาดนั้นลงในตาราง เมื่อทำทุกอย่างเสร็จสิ้นก็คลิกเพิ่มและกำหนดตัวแปรผลลัพธ์ที่ต้องการหาหรือเงื่อนไขลงไป ในที่นี้คือน้ำหนักและค่า yield stress จากนั้นทุกอย่างก็พร้อมที่จะรัน

ในการรันนี้จะมีทั้งหมด 108 เคสหรือรูปแบบของชิ้นงานที่ต่างกันออกไปตาม Step ของ Parameter ที่กำนดไว้ ผลลัพธ์ในแต่ละเคสจะแสดงว่าเคสนั้นมี Parameter ใดและมีผลลัพืในการคำนวน Mass และ Stress เท่าใด และโปรแกรมจะทำการแสดงเคสที่ Optimum ตามเงื่อนไขที่เรากำหนดไว้ในส่วนต้นของตาราง  ซึ่งเราสารมารถคลิกที่ Configuration ของเคสนี้และดูชิ้นงานที่เป็นไปตามเคสนี้ได้โดยคลิกขวาที่เคสนั้นและเลือก

จะเห็นได้ว่า Design Study นั้นจะช่วยให้เราสามารถทำงานด้านการออกแบบชิ้นงานได้หลายแบบและยังสามารถที่จะประเมินคุณภาพของชิ้นงานแต่ละชิ้นที่ออกแบบไปได้อย่างรวดเร้วและเราสามารถที่จะหาจุดที่ดีที่สุดของชิ้นงานที่เป้นไปตามเงื่อนไขที่เรากำหนดได้อีกด้วย

บทความโดย แอดโจ๊ก

สนใจ SOLIDWORKS ติดต่อเราได้ที่

โทร 02-089-4145 (จ-ศ 8.30 – 17.00 น.)

LINE@ : @metrosolidworks

เว็บไซต์ https://metrosystems-des.com/solidworks/contact-us/

YouTube https://www.youtube.com/user/MetroSolidWorks

Facebook Fanpage https://www.facebook.com/metrosolidworks/ (สามารถ inbox เข้ามาสอบถามพูดคุยได้)