فقط طراح نباش، مهندس طراح باش!
در دنیای امروز، ابزارهای طراحی سه‌بعدی (CAD) آن‌قدر قدرتمند شده‌اند که هرکسی با چند ساعت آموزش می‌تواند مدلی ظاهراً پیچیده بسازد. اما طراحی مهندسی چیزی فراتر از ایجاد مدل‌های زیباست.
یک مهندس طراحی واقعی نه‌تنها شکل قطعه را می‌سازد، بلکه به ساخت‌پذیری (manufacturability)، عملکرد مکانیکی، مونتاژپذیری و دقت تولید آن نیز فکر می‌کند.
متأسفانه بسیاری از پروژه‌ها به دلیل اشتباهاتی ساده اما حیاتی در طراحی، هنگام ساخت یا مونتاژ با شکست مواجه می‌شوند — اشتباهاتی که اگر طراح کمی “مهندسی‌تر” فکر می‌کرد، قابل پیشگیری بودند.
در این مطلب، به بررسی دو مورد مهم از این خطاهای رایج می‌پردازیم که هر طراح CAD باید از آن‌ها آگاه باشد:
📌 مثال اول: طراحی نامناسب در پرینت سه‌بعدی – مشکل ساپورت‌ها
در روش‌های چاپ سه‌بعدی به‌ویژه نوع FDM، وجود سطوح آویزان یا زاویه‌دار می‌تواند نیاز به ساپورت (support structure) ایجاد کند. اگر سطحی از قطعه که قرار است قابل‌مشاهده یا عملکردی باشد، مستقیماً بر روی ساپورت چاپ شود، پس از جداسازی:
- کیفیت سطح کاهش می‌یابد (زبر و خشن)
- ظاهر قطعه تحت‌تأثیر قرار می‌گیرد
- در برخی موارد دقت ابعادی پایین می‌آید و عملکرد مکانیکی مختل می‌شود
✔️ راه‌حل:
یکی از روش‌های ساده و مؤثر برای کاهش مقدار ساپورت، استفاده از پخ ۴۵ درجه در لبه‌های قطعه است. در چاپ FDM، زاویه‌های ۴۵ درجه یا بیشتر معمولاً بدون ساپورت قابل چاپ هستند. این پخ‌ها می‌توانند:
- از تولید ساپورت غیرضروری جلوگیری کنند
- زمان و مواد مصرفی را کاهش دهند
- سطح نهایی را صاف‌تر و دقیق‌تر کنند
بنابراین، اگر سطح زیرین یا بیرونی قطعه برای عملکرد یا ظاهر مهم است، باید تا حد امکان بدون نیاز به ساپورت طراحی شود.
📌 مثال دوم: طراحی نامناسب در ورق‌کاری – خم‌کاری غیرممکن
در قطعات ورق‌کاری، رعایت اصولی مانند شعاع خم، فاصله بین خم‌ها و محل قرارگیری سوراخ‌ها حیاتی است. گاهی طراحان بدون توجه به محدودیت‌های ابزار خم‌کاری، قطعه‌ای طراحی می‌کنند که در واقع قابل ساخت نیست. این مشکلات شامل موارد زیر است:
- خم‌های خیلی نزدیک به هم یا به سوراخ‌ها
- خم با شعاع بسیار کم (شعاع صفر یا کمتر از حد ابزار)
- جهت یا موقعیت خم به‌گونه‌ای که ابزار به آن دسترسی ندارد
- تداخل خم با سایر ویژگی‌ها یا ابزارها
❌ نتیجه:
در چنین شرایطی یا قطعه کاملاً غیرقابل تولید خواهد بود، یا نیازمند ابزار خاص و گران‌قیمت است. حتی اگر ساخته شود، ممکن است پس از خم‌کاری دچار ترک‌خوردگی، پاره‌شدن یا تغییر شکل ناخواسته شود.
✔️ راه‌حل:
- استفاده از ابزارهای مخصوص ورق‌کاری در نرم‌افزارهایی مانند SolidWorks یا Fusion 360
- بررسی شبیه‌سازی خم‌کاری (bend preview)
- رعایت فاصله‌های مجاز بین خم‌ها و سوراخ‌ها طبق استانداردها
- انتخاب شعاع خم مناسب با توجه به ضخامت و جنس ورق
⚙️ مورد دوم: نادیده‌گرفتن تلرانس‌ها و انطباقات
طراحی مونتاژی فقط با ترسیم شکل هندسی تمام نمی‌شود. هر قطعه‌ای هنگام تولید، خطاهایی در ابعاد دارد و اگر طراح به تلرانس‌ها و نوع انطباق توجه نکند، ممکن است قطعات اصلاً به هم نخورند یا به‌سختی مونتاژ شوند.
📌 اشتباهات رایج:
- هم‌اندازه طراحی کردن شافت و سوراخ: قطر مساوی یعنی احتمال گیر کردن یا لقی زیاد
- در نظر نگرفتن نوع اتصال: هر اتصال (لغزشی، فشاری، موقت یا دائمی) انطباق خاص خودش را می‌طلبد
- نادیده‌گرفتن خطای ساخت: مثلاً در چاپ FDM باید 0.2 تا 0.4 میلی‌متر فاصله اضافه در نظر گرفته شود.
| روش ساخت | تلرانس معمولی |
| تراشکاری دقیق | ±0.01 mm |
| پرینت سه‌بعدی (FDM) | ±0.2 mm |
| پانچ و برش ورق | ±0.1 mmتا ±0.3 |
| قالب‌گیری تزریقی | ±0.05 mm |
✅ راه‌حل‌ها:
- استفاده از سیستم انطباق استاندارد
- انتخاب تلرانس با توجه به فرآیند ساخت
- استفاده از ابزارهای تلرانس‌دهی در نرم‌افزارهای CAD
| نوع انطباق | مثال کاربرد | اندازه سوراخ (H7) | اندازه محور (نمونه) | نوع اتصال | توضیح کاربردی |
| لق زیاد (Loose) | شافت قابل حرکت دستی | 10.000 – 10.015 mm | 9.950 – 9.965 mm | Clearance Fit | قطعه به راحتی داخل سوراخ حرکت می‌کند |
| لق نرمال | چرخش روان شافت | 10.000 – 10.015 mm | 9.980 – 9.995 mm | Slide Fit | مناسب برای چرخش بدون گیرپاچ |
| لق خیلی کم (دقیق) | مونتاژ دقیق دستی | 10.000 – 10.015 mm | 9.997 – 10.000 mm | Precision Fit | برای مونتاژ دستی دقیق و بدون لقی |
| فشاری (تداخلی سبک) | بوش پرسی سبک | 10.000 – 10.015 mm | 10.020 – 10.035 mm | Light Press Fit | نیاز به فشار کم برای مونتاژ |
| فشاری سنگین | چرخ روی شافت | 10.000 – 10.015 mm | 10.040 – 10.055 mm | Heavy Press Fit | فقط با پرس یا حرارت قابل مونتاژ |
🧠 جمع‌بندی: فکر کن، بعد طراحی کن!
مدل‌سازی سه‌بعدی صرفاً هنر طراحی نیست؛ علم مهندسی است. اگر می‌خواهی طراحی‌ات در عمل موفق باشد، باید همیشه این سوالات را از خودت بپرسی:
- این قطعه چطور ساخته می‌شود؟
- چه ابزار یا فرآیندی برای تولیدش استفاده می‌شود؟
- آیا قطعات مونتاژی واقعاً به‌درستی کنار هم قرار می‌گیرند؟
- چه نوع اتصال یا حرکتی بین قطعات وجود دارد؟
- آیا هزینه ساخت با این طراحی منطقی است؟
به‌جای اینکه فقط یک طراح باشی، مهندس طراح باش.
طراحی هوشمندانه، یعنی ترکیب زیبایی، عملکرد، و ساخت‌پذیری، دقیقاً همان چیزی که صنعت از ما می‌خواهد.
سالیدورکس فقط یک قلم هوشمند است. طراح واقعی کسی است که می‌داند چه خطی باید بکشد…
گردآورنده : روح الله یزدانی