07.02.2012

1

GRAFICĂ INGINEREASCĂ ASISTATĂ DE

CALCULATOR

Conf.dr. ing. Ionel Crinel Raveica

Catedra I.M.S.I. sala D05

(Autocad, Solid Edge, 3D Designer, 3D Studio, CATIA,

COSMOS, Pro/Engineering, EUCLID, ANSYS, I-DEAS,

INVENTOR, Solid Works)

Solid Edge, NX

Cerințe 2 ore de curs

laborator

2 ore laborator II,IPMI,EPI,

1 ora IEDM

Notare

1p participare activa la curs

4p evaluare finala colocviu

2p evaluare noțiuni teoretice

3p evaluare activității de la laborator

07.02.2012

2

1. Introducere Cursul îşi propune să prezinte şi să conducă la însuşirea de

către studenţi a principalelor elemente şi a celor mai

utilizate programe necesare desfăşurării în bune condiţii a

unei activităţi de proiectare asistată de calculator. Cursul

este însoţit de elemente practice care vor contribui la

deprinderea cunoştinţelor necesare rezolvării unor

probleme diverse de proiectare.

- Utilizarea pachetului de programe Siemens NX

Proiectarea asistată de

calculator Procesul de proiectare

Conceptul de CAD

Categorii de pachete de programe CAD

07.02.2012

3

Introducere in CAD Ce semnifica CAD?

• CAD = Computer-Aided Design (proiectarea asistată de calculator) este tehnologia preocupată de folosirea computerelor ca instrument de lucru asistiv in crearea, modificarea, analizarea și optimizarea unui proiect. [Groover and Zimmers, 1984]

Alte noțiuni specifice Computer-Aided Manufacturing (CAM) este

tehnologia concentrată pe folosirea calculatorului în planificarea, managementul și controlul producției

Computer-Aided Engineering (CAE) este tehnologia concentrată pe folosirea calculatorului pentru analiza geometrei CAD, permițând proiectantului să simuleze modul de comportare al produsului după ce acesta a fost prelucrat.

07.02.2012

4

Procesul de proiectare Procesul de proiectare este un proces in general iterativ şi care constă în mai multe faze. Unele din aceste faze pot fi mai accentuate sau mai diminuate în funcţie de tipul de proiect, şi

anume: - recunoaşterea nevoilor, aceasta poate fi identificarea unor deficicenţe la produsele deja

proiectate, activitate efectuată de un inginer sau prin percepţia oportunităţii unui nou produs; - definirea problemei, care este cuprinsă într-o specificaţie a produsului care trebuie proiectat.

Specificaţia include caracteristicile fizice şi funcţionale, cost, cantitate şi performanţele de operare;

- sinteza şi analiza sunt relativ legate şi cuprinse într-un proces iterativ. O anumită componentă sau un anumit subsistem al unui sistem cuprinzător este conceptualizată de proiectant, supusă analizei, înbunătăţită prin procedura de analiză şi reproiectată. Acest proces este repetat până ce proiectul a fost optimizat în cadrul constrângerilor impuse de proiectant. Componentele şi subsistemele sunt sintetizate în cadrul sistemului global într-un mod similar;

- evaluarea este considerată prin intermediul determinării gradului de realizare a condiţiilor impuse în cadrul specificaţiilor stabilite în faza de definire a problemei. Această evaluare necesită deseori fabricarea şi testarea unui model prototip pentru a se obţine date privind performanţele, calitatea, rentabilitatea sau privind alte criterii;

- prezentarea este faza finală a proiectului şi include documentaţia necesară proiectului şi anume desene de execuţie, specificaţii de materiale, liste de piese etc.

Procesul de proiectare Procesul de proiectare care este efectuat asistat de

calculator are în principiu aceleaşi etape dar acestea pot fi

redefinite astfel:

- recunoaşterea nevoilor;

- definirea problemei;

- generarea modelului;

- analiza;

- revizia proiectului şi reevaluarea acestuia;

- desenarea automată.

07.02.2012

5

Conceptul de CAD CAD- Computer Aided Drawing- Desenarea Asistată de Calculator

CAD- Computer Aided Design- Proiectarea Asistată de Calculator

CADD- Computer Aided Design and Drawing- Proiectarea şi Desenarea Asistată de Calculator

În literatura anglo-saxonă această aparentă confuzie este exploatată, pentru a evidenţia permanent legătura indisolubilă care există în inginerie între proiectare şi desenare. Când este nevoie să se evidenţieze cele două componente ale ingineriei, cea de proiectare şi cea de desenare se utilizează uneori termenul de CADD.

CAD-ul este în prezent o industrie de miliarde de dolari care cuprinde firme producătoare de software, distribuitori, grupuri de cercetare-dezvoltare, organizaţii de standardizare, centre de instruire şi învăţământ, edituri, producători de echipamente şi servicii speciale speciale.

Numai în SUA, în anul 2000, piaţa produselor software şi a serviciilor asociate, cu aplicaţii doar în domeniul mecanic a depăşit 5,5 miliarde dolari.

07.02.2012

6

Conceptul de CAD Conceptul de CAD trebuie înţeles în contextul mai larg al ciclului de viaţă al unui

produs sau serviciu: - cercetarea, inovarea şi concepţia: aceste etape informatizate au generat domeniul

COMPUTED AIDED ENGINEERING- CAE şi care se referă nu numai la simularea asistată de calculator a sistemelor continui sau discrete ( caracterizate de sisteme de ecuaţii diferenţiale ordinare sau cu diferenţe finite ) ci şi la modelarea corpurilor şi câmpurilor ( prin tehnici de tip FINITE ELEMENT METHOD/FINITE ELEMENT ANALYSIS sau altele similare ) utilizate în rezolvarea ecuaţiilor cu derivate parţiale, întâlnite în mecanică, rezistenţă, mecanica fluidelor termotehnică etc.;

- proiectarea şi devoltarea de produse şi tehnologii, bazată în principal pe CAD; - realizarea de prototipuri şi produse de serie, care prin informatizare au generat

domeniul COMPUTER AIDED MANUFACTURING- CAM.

în urma unui proces de standardizare ( DRAWING EXCHANGE AND INTEROPERABILITY ) atât sistemele complexe cât şi părţile lor, componente relativ simple tind să fie descrise într-un limbaj informatic unic, ceea ce determină tendinţa ca cele trei abordări CAE/CAD/CAM să se integreze în una unică numită COMPUTER INTEGRATED MANUFACTURING- CIM.

Categorii de pachete de programe CAD Proiectarea şi desenarea asistată de calculator, în sensul cel mai larg ( CAD ), se

realizează cu programe de calculator care se pot clasifica în următoarele categorii de aplicaţii:

- modelare geometrică şi desenare asistată de calculator, de exemplu AutoCAD, Solid Edge,Turbocad, KeyCAD, DesignCAD, solid Works, etc.;

- probleme generale de calcul mecanic, utile mai ales în ingineria asistată CAE, de exemplu Matlab, Matematica, MathCAD, etc.;

- modelare numerică cu element finit, sau cu funcţii similare dedicate rezolvării ecuaţiilor cu derivate parţiale, utilizate în proiectarea integrată, de exemplu ANSYS, FEMAP, COSMOS, NASTRAN,etc.;

- aplicaţii orientate spre un domeniu particular, de exemplu PipeCAD- proiectarea instalaţiilor, AeroCAD- proiectarea construcţiilor aeronautice, ArhiCAD- proiectarea arhitectonică, etc.;

- sisteme integrate de aplicaţii, cu grad de integrare a componentelor CAE/CAD/CAM mai mare sau mai mic, de exemplu: NX, I-DEAS, CATIA, EUCLID, ProEngineer, SAAP, etc.

07.02.2012

7

Producători şi produse

CAD Dintre cele mai cunoscute produse CAD menţionăm:

1. Autodesk, produce programul AutoCAD dar şi alte aproape 40 produse complementare;

2. Bentley System, produsul de bază este MicroStation; 3. Parametric Tehnology, care produce CADDS şi Pro/Engineer. CADDS este dedicat

automatizării proiectării mecanice cu utilizare în proiecte mari. Pro/Engineer este un editor CAD 2D/3D care permite schimbul de date cu mai multe alte programe;

4. SolidWorks prezintă un sistem de proiectare mecanică şi de modelare a solidelor; 5. CATIA este un mediu software integrat de instrumente inginereşti CAD/CAM

produs de Dassault Systems; 6. I-DEAS ( Integrated Design Engineering Analysis Software ), este o suită de de

instrumente CAD/CAM/CAE integrate şi destinate automatizării proiectării mecanice;

7. Siemens, produce Solid Edge, NX.

Statistica preferinţelor, după unii autori este: AutoCAD 55,51%; Pro/Engineer 13,2%; SolidWorks 10,24%; Catia 7,32%; Alte programe 13,32%.

PDM și PLM PDM – Product Data Management – este activitatea

de stocare distribuire și control a modului de folosire a produselor digitale, resurse care sunt partajate de mai mulți utilizatori.

PLM – Product Lifecycle Management este folosirea unor programe software integrate și strategice într-o întreprindere de producție pe tot ciclul de viață al produsului de la concepția produsului, proiectarea sa, fabricarea, exploatarea si folosirea produsului (inclusiv suport al utilizatorului) până la retragerea produsului.

07.02.2012

8

Componente ale sistemelor CAD

Componente ale sistemelor CAD

Hardware

– Computing Machine

– Input Devices

-

-

-

-

– Output Devices

-

-

-

-

07.02.2012

9

Diferite aplicații software

07.02.2012

10

Obiectivele cursului Modelarea formelor de bază și avansate

Modelarea sincronă

Modelarea parametrică

Metodologia de proiectare avansată Top-Down

Folosirea modelelor solide

Desene de execuție Aplicatii care vor fi dezvoltate ulterior la alte discipline

Documentații de proiect

Analiza mecanismelor

Analiza cu element finit/optimizarea formei

Prelucrarea asistată de calculator

Așteptările cursului Învățarea prin practicare (hands-on learning)

Învățarea prin studierea teoriei

Beneficii dobândite din curs

– cum se poate construi cât mai bine și mai rapid un model al unui produs, folosind software-ul CAD

– înțelegerea modului în care se regăsește calculatorul în procesul de proiectare

07.02.2012

11

Modelarea geometricã 3D parametrizatã O trăsăturã comună a tuturor pachetelor de programe de

proiectare asistată de calculator, care folosesc modelarea parametrizată, este aceea că lucrează cu blocuri grafice de construcție. Aceste blocuri grafice de construcție sunt de două tipuri: cu geometrie implicită (găuri cu secțiune circulară, teșituri, racordări, rotunjiri) și cu geometrie explicită (în acest caz elementul de bază este forma secțiunii).

Construirea modelului geometric al unei piese începe cu elementul de bază, care este obținut întotdeauna prin adăugare de material. După realizarea elementului de bază urmează adăugarea celorlalte blocuri grafice de construcție, care pot fi de tipul cu adăugare sau cu înlăturare de material. Toate acestea din urmă vor fi legate direct sau indirect de elementul de bază.

Modelarea geometricã 3D parametrizatã Legăturile dintre blocurile grafice de construcție

(relațiile “părinte-copil”) reprezintă un element esențial al modelatoarelor geometrice parametrizate, prin faptul că modificarea dimensiunilor sau geometriei unui bloc grafic de construcție conduce la actualizarea automată a blocurilor grafice legate de acesta.

Blocurile de construcție cu geometrie explicită au la bază un profil 2D ce reprezintă forma secțiunii. Cu ajutorul acestui profil, se poate adăuga sau înlătura material, printr-o operație de extrudare, rotire în jurul unei axe sau de măturare a unei curbe date (sweep).

07.02.2012

12

Etape în proiectare 1 . Determinați dacă piesa care urmează a fi proiectată

este dependentă sau nu de alte piese, și apoi hotărâți ce mod de proiectare veți aborda: veți începe cu proiectarea ansamblului (proiectare de tipul “de sus în jos”), sau veți începe cu proiectarea pieselor dintr-un ansamblu (proiectare de tipul “de jos în sus”);

2. Gândiți-vă care sunt intențiile de proiectare ce stau la baza realizării piesei pe care urmează să o modelați;

3. Identificați blocul grafic de construcție de bază, cel de care, într-un fel sau altul vor fi legate toate celelalte elemente;

Etape în proiectare 4. Identificați celelalte blocuri grafice de construcție

necesare finalizării modelului. Aici vor fi stabilite constrângerile geometrice și dimensionale impuse de relaționarea caracteristicii ce urmează a fi construită cu caracteristicile modelate anterior;

5. Stabiliți în ce succesiune veți adăuga celelalte blocuri grafice de construcție pentru a definitiva modelul.

6. Elaborarea pornind de la modelul 3D a documentației tehnice de execuție

07.02.2012

13

Etapa I. Determinarea relațiilor de interdependență și alegerea celei mai

bune metode de modelare. Stabiliți dacă piesa pe care urmează să o modelați este sau nu

dependentă de alte piese, apoi hotărâți-vă asupra modalității de proiectare.

Pentru început ar trebui să decideți cu ce veți începe: cu modelarea unei piese sau cu modelarea ansamblului.

Dacă aveți de modelat o singură piesă, alegerea este simplă: modelați piesa.

Dacă aveți de modelat o piesă ce intră în componența unui ansamblu (cazul cel mai des întâlnit în realitate), aveți două posibilități: fie creați piesele ca entități independente și apoi le asamblați

(așa-numita proiectare “de jos în sus”), fie începeți direct cu ansamblul și modelați piesele în contextul

ansamblului (așa-numita proiectare “de sus în jos”).

Etapa II Luarea în considerare a intențiilor de proiectare. Incercați sã vã imaginați ce intenții a avut proiectantul în

momentul în care a gândit piesa. Rãspundeți la următoarele întrebări:

1. Cum lucreazã această piesă ? Ce trebuie ea sã facă ? De exemplu, piesa ar putea fi un suport pe care trebuie montatã o altă piesă a cărei masă este de 5 Kg.

2. Prin ce procedeu de fabricație este realizată piesa? De exemplu, dacă piesa este realizată prin injecție, trebuie ca ea să prezinte suprafețe înclinate astfel încât să poată fi scoasã cu ușurințã din matrițã.

07.02.2012

14

Continuare 3. Ce rol au diferitele suprafețe ale piesei? Analizați fiecare

suprafață a piesei și încercați să determinați ce rol are ea. Este suprafață cu rol funcțional sau este o suprafață secundară, fără rol funcțional?

4. Este piesa simetrică ? Multe piese prezintă simetrii în raport cu diferite plane sau axe. De exemplu o carcasă poate fi simetrică în raport cu un plan median, iar găurile de fixare ale unei flanșe pot să fie simetrice în raport cu axa flanșei.

5. Piesa este unicat, sau face parte dintr-o familie de piese? Dacã piesa face parte dintr-o familie de piese, ar trebui sã fie modelatã în așa fel încât să i se poată aduce cu ușurință cât mai multe modificări (realizați un model flexibil).

Etapa III. Stabilirea blocului grafic de construcție de bază . Incercați să vă imaginați piesa – sau să vă uitați la ea dacă aveți un

model fizic sau un desen la îndemână – și stabiliți care este elementul pe care îl construiți prima dată. In continuare vă sunt prezentate câteva sugestii de care puteți ține seama în momentul în care stabiliți care este blocul grafic de construcție de bazã:

1. Faceți alegerea cea mai evidentã .

07.02.2012

15

Continuare Luați în considerare fețele piesei

Etapa IV. Identificarea celorlalte blocuri grafice de

construcție necesare finalizării modelului.

1. Incepeți cu elementele mai importante.

2. Incercați să identificați tipul fiecărui element de construcție (bloc grafic).

3. Căutați elementele care apar de mai multe ori în cadrul piesei.

4. Căutați să identificați simetriile.

07.02.2012

16

Exercițiu Aplicați cele învățate pentru brida din figura

07.02.2012

17

07.02.2012

18

07.02.2012

19

07.02.2012

20

07.02.2012

21

07.02.2012

22

07.02.2012

23

07.02.2012

24

07.02.2012

25

Interfata grafica cu utilizatorul

07.02.2012

26

Starting NX De pe desktop, dublu-clic pe sau din meniul start

selectăm: “All Programs” “siemens NX” “NX 8.0”. Se așteaptă încărcarea programului. Se selectează

“File” “New” or “File” “Open”. La crearea unui fișier nou: 1) Se selectează unitățile de măsură (de ex. mm sau inchs) –

Acest lucru nu se poate modifica ulterior!!! 2) Se selectează tabul “Model” 3) Se selectează un template (de.ex., “model”, “assembly”,

“shape studio”, “sheet metal”, “electrical routing”) 4) Se selectează sau se tastează in director. 5) Se tastează in the file name.

Selectarea unei aplicatii Se apasă pentru a schimba aplicaţia default.

Aplicaţii NX :

– Modelarea solidă: “Modeling”

– Modelarea ansamblurilor: “Assemblies”

– Drafting: “Drafting”

– FEA “Advanced Simulation”

– Mechanism Analysis “Motion Simulation”

– NC Path Generation “Manufacturing”

– Multe alte aplicaţii specializate

Aplicatiiile controlează care sunt butoanele disponibile.

07.02.2012

27

Obţinerea instrumentelor Help On-line tutorials Help Training NX CAST

Library Design

2. Context-sensitive help – se apasă tasta ‘F1’

3. documentaţie On-line Help Documentation Design Modeling

4. vezi instructor.

Interfaţa cu utilizatorul

07.02.2012

28

Moduri de vizualizare şi control Render Style: shaded, wireframe, hidden lines removed – se foloseşte sau butonul din dreapta al mouse-lui

apăsat in fereastra grafică View Orientation: top, front, right, back, isometric,... – se foloseşte sau butonul din dreapta al mouse-lui

apăsat in fereastra grafică Dynamic View Control: – Rotate: pentru a roti imaginea se foloseşte butonul din

mijloc al mouse-lui. Se apasă butonul din dreapta al mouse-lui, apoi pentru a specifica punctul de pivotare

– Pan: se foloseşte tasta shift şi butonul din mijloc al mouse-lui

– Zoom: se foloseşte rotiţa mouse-lui pentru zoom – se foloseşte pentru ajustarea obiectelor pe ecran

Accesarea istoricului creării piesei “History” Se apasă:

Se obţine

( Part Navigator):

Se butonul din dreapta a mouse-lui pentru a realiza acţiunile acestor caracteristici.

07.02.2012

29

Folosirea mouse-lui BSN – butonul din stânga al mouse-lui: la alegerea

unei locaţii selectarea unui element sau a unui buton

BSN & tragere

Selectarea opţiunilor din meniu sau de control

Determinarea colţurilor ferestrei de selecţie

BMM - butonul din mijloc al mouse-lui: OK sau acelasi efect ca si Enter

BDM - butonul din dreapta al mouse-lui: meniuri drop-down senzitive la context

Acţiuni şi selectarea obiectelor Există două moduri de selectare a obiectelor:

1) clic pe obiecte si apoi acţiunea de selectare

2) Selectarea acţiunii şi apoi identificarea obiectelor

– utilizatorii Office folosesc(1)

– utilizatorii CAD folosesc combinatii de (1) & (2)

In NX, paşii se identifică prin:

– Sectii din o casetă de dialog.

– Un şir de butoane.

Se poate reveni la un pas anterior apăsând butonul acelui pas.

07.02.2012

30

Filtre de selecţie Se folosesc controlere din bara de selecţie pentru a

filtra ce obiecte vor fi selectate

Procesul de bază în modelarea solidului 1) Crearea de plane datum

2) Crearea unei schiţe pe un plan

3) Schitarea curbelor

4) Constrângerea curbelor

5) Performarea comenzilor (de ex. Sweep)

6) Se repetă pasii 2-5 de câteva ori pentru a obține forma de bază.

7) Se aplică comanda Shell formei de bază dacă e necesar.

8) Adăugarea de rotunjiri (fillet și round).