apuntes de cad
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Apuntes de CAD M.C. Gilberto Oros G
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Apuntes de CAD M.C. Gilberto Oros G
INTRODUCCIN AL CAD Para poder comprender el significado del diseo asistido por computadora es necesario analizar su contexto
SISTEMAS CAD - CAM CAE - CAPP Son tecnologas que permitieron el desarrollo de software, para que con el uso de computadoras sea posible auxiliar en las tareas de diseo y manufactura de componentes, los cuales sern utilizados en la produccin de artculos tales como: Automviles, barcos, aeroplanos, motores para jet, etc.
CAD (Diseo asistido por computadora): Se denomina as al tipo de software que se utiliza para crear modelos ingenieriles muy precisos; los cuales son mucho ms que simples representaciones grficas, ya que cuentan con propiedades adicionales, pues son modelos virtuales en dos o tres dimensiones, tales como: partes para automviles y aeroplanos, planos y mapas.
Aunque es ms fcil para un ingeniero crear diseos iniciales a mano, la tarea de modificarlos y compartirlos es mucho ms eficiente con el uso de las computadoras.
El moderno concepto de CAD, fue propuesto por Ivan Sutherland en 1961, y fue proyectado para sustituir las herramientas tradicionales del diseador, tales como: El restirador, papel y tinta. Las aplicaciones tempranas de CAD funcionaban en grandes y costosas computadoras; hoy da, lo hacen en estaciones de trabajo en ambiente UNIX , Windows NT o en computadoras personales.
Algunos de los softwares ms populares actualmente son: Autocad, Catia, Cosmos, Rhrinoceros, Proengineer y Mastercam
CAE (Ingeniera asistida por computadora): Se trata de programas computacionales en los que, la informacin generada en CAD (Modelos virtuales) es
manipulada y sometida a diferentes pruebas, para encontrar el mejor balance en sus caractersticas y propiedades, tales como: Esttica,
funcionalidad, facilidad de produccin, manejo y costo. Ejemplo de ello son programas como: promodel, proenginer,
factory plan de autodesk, catia, fluent etc.
Software de Diseo asistido por computadora
Anlisis del comportamiento mecnico de un cigeal
Software para el anlisis del comportamiento termodinmico de una turbina (CAE)
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CAM (Manufactura asistida por computadora): Es la utilizacin de computadoras para controlar mquinas herramientas tales como: Torno, fresadora, etc., en la manufactura de objetos. La primer aplicacin de CAM fue la de una simple computadora de tarjetas perforadas, acoplada a una fresadora, donde por medio de un programa se controlaba el desempeo de la mquina. Desde mediados de 1980, CAD y CAM se han acercado cada vez mas, de tal forma que algunos paquetes computacionales estn constituidos de mdulos de CAD y CAM, que operan compartiendo bases de datos comunes.
Los software de CAM: 1.- Sugieren la seleccin de la mejor herramienta de corte, de acuerdo al tipo
de material. 2.- Seleccionan la ms efectiva velocidad de corte, bajo el criterio anterior. 3.- Cuentan con una interfase grfica donde se despliega la trayectoria que
genera la herramienta de corte al pasar sobre el material. 4.- La trayectoria de la herramienta despliega tres tipos de zonas:
a.- El rea de maquinado, mas all de la cual la herramienta no corta b.- El rea de corte burdo, de donde se removern grandes cantidades de
material c.- La superficie de acabado, donde se removern imperfecciones y se producirn finos acabados
Hoy da es posible el diseo de un producto con el uso de las computadoras en los siguientes pasos.
a).- Capturar las ideas iniciales, documentndolas en dibujos. b).- Generar el modelo virtual c).- Llevar a cabo diversas pruebas en sistemas CAE para valorar la correcta relacin entre las propiedades
mecnicas, estticas y funcionales d).- Producir un prototipo o modelo real e).- Produccin de las piezas en serie, con el uso de software de CAM, en mquinas herramientas de control
numrico (MHCN)
Trayectorias de la herramienta en maquinado con fresadora CNC
Diseo de las tapas (Telfono celular)
Diseo del molde para inyeccin de plsticos
Representacin esquemtica de la relacin existente entre CAD, CAE, CAM y CAPP
INGENIERA
Estudio Diseo Desarrollo Simulacin Documentacin
GESTIN
Materiales Recursos Personal Financiero
PRODUCCIN
Planificacin proceso Control numrico Robtica Inspeccin
CAM, CAPP
CIM
QUE ?
CUANDO ?
CUANTO ?
COMO ?
(CAD/CAE)
CAE,CAPP
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CAPP (Planeacin de procesos asistida por computadora). Consiste en preparar instrucciones de operacin para transformar un diseo ingenieril en una parte. El plan detallado contiene la ruta, procesos, parmetros de proceso, de mquina, de herramientas de corte etc. El CAPP acorta la brecha entre CAD y CAM.
DESARROLLO DE PRODUCTOS
VIDA DE UN PRODUCTO Un producto industrial tiene:
Vida en el interior de la empresa. Comprende desde el diseo hasta la manufactura del producto
Vida exterior. Comprende desde la entrega al cliente (punto de expedicin), hasta la utilizacin efectiva y posterior reemplazo del mismo)
Al interior de la empresa
Diseo. Comprende actividades que van desde la identificacin de una necesidad, bsqueda de posibles soluciones, solucin optimizada y validacin de la solucin.
Manufactura. Son todas aquellas actividades necesarias en las que se incurre, para a posibilitar la fabricacin de un producto. Entre estas se encuentran las sealadas en la figura.
Al exterior de la empresa La informacin recabada al dar seguimiento a un producto, mediante encuestas, reportes de servicio, quejas y comentarios de los usuarios, son una herramienta importante para la mejora y el rediseo de productos
DESARROLLO DE PRODUCTOS Existe una amplia variedad de metodologas para el desarrollo de productos, entre ellas se tienen las planteadas por FRENCH, ARCHER, PAHL Y BEITZ entre otros
El desarrollo de un producto nuevo puede representarse de forma simple mediante el siguiente esquema:
ANTEPROYECTO. Esta etapa tiene como funciones las siguientes:
Determinacin de caractersticas
Opciones tecnolgicas (seleccin)
Clculos de ingeniera
Documentacin grfica (dibujos etc.)
Prototipos Fsicos
DISEODISEO MANUFACTURAMANUFACTURAPUESTA
EN SERVICIO
PUESTA EN
SERVICIOUSOUSO REEMPLAZOREEMPLAZO
VIDA AL INTERIOR DE LA EMPRESA VIDA AL EXTERIOR
ANTEPROYECTOANTEPROYECTOANTEPROYECTODiseo
PrototipoPruebas
DiseoPrototipoPruebas
ANTEPROYECTOANTEPROYECTOANTEPROYECTODiseo
PrototipoPruebas
DiseoPrototipoPruebas
PROYECTOPROYECTOPROYECTO
Estudios de industrializacin
Estudios de industrializacin
DISEODISEODiseo conceptualDiseo conceptual
Diseo para la manufactura
Diseo para la manufactura
PlaneacinPlaneacin
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Virtuales
Retroalimentacin
Sin embargo enseguida se muestra un diagrama de flujo que ilustra de manera amplia la forma en la que estas actividades se asocian una ala otra.
MANUFACTURA Al momento de considerar la manufactura de un producto es necesario tomar en cuenta los siguientes elementos:
Preparacin de mquinas y herramientas
Planeacin y control
Programacin de mquinas y equipos
Control de calidad
La forma en que esta se lleva a cabo es la siguiente
PROCESOS DE DESARROLLO DE PRODUCTOS Se recomienda considerar los siguientes elementos al momento de iniciar el desarrollo de un producto:
Desarrollo de un producto estndar
Fase de anteproyecto reducida (Servicios comerciales)
Bsqueda de soluciones anteriores (Costo y tiempo)
Memoria tecnolgica: * Dos productos diferentes para la misma solucin * Dos productos casi idnticos despus de llevar a cabo todas las fases de desarrollo
Tecnologa de grupos
La manufactura como una arma de competitividad y productividad
Cambiar la forma de desarrollo de productos nuevos y existentes.
Mtodo para cuantificar el impacto del diseo en la manufactura
Capacitacin de personal
MtodosMtodos
manufacturamanufactura Servicios comercialesServicios
comerciales
Definicin del producto
Definicin del producto
Cliente
Empresa
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Metodologa de diseo de productos
A
Establecer necesidad
Mercado
Subproblema
Nueva tecnologa
Formacin del equipo de diseo
Entender el problema de
diseo
Plan para el proyecto
Generar reporte de diseo
Descomponer en subsistemas
Especificacin desarrollo / planeacin
Revisin del diseo
Cancelacin del proyecto R
Generar conceptos
Evaluar conceptos
Generar reporte de
diseo
Actualizar planes
Establecer subsistemas
Revisin del diseo
Cancelacin del proyecto R
Diseo conceptual
Generacin de productos
Evaluacin de productos
Generar reporte de diseo
Revisin del diseo
Establecer subensambles Conclusin del
proyecto
A
Diseo conceptual
Subproblema
Diseo del producto
Fase 4: ProduccinFase 5: ServicioFase 6: Sustitucin
El proceso de diseo
Fase 1 Fase 2
Fase 3
R La cancelacin del proyecto se lleva a cabo, por considerar que no es posible seguir adelante
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AUTOCAD: INTRODUCCIN AutoCAD, Es marca registrada de la empresa Auto Desk Inc. Dispone de comandos para crear una gran cantidad de objetos en dos o tres dimensiones, tales como lneas, multilneas, dibujo a mano alzada, crculos, donas, arcos, rectngulos, puntos, elipses, polgonos, polilneas, patrones de relleno, regiones (objetos de una sola pieza por medio de los cuales pueden crearse reas cerradas al efectuar operaciones booleanas entre ellos), superficies y slidos, etc.
El texto puede ser creado, o importado desde otra aplicacin de Windows, y se puede controlar el estilo, fuente, tamao, colocacin, ngulo y propiedades. Mediante un proceso llamado dimensionar, el usuario controla cualquier aspecto de la apariencia y comportamiento de las dimensiones.
VENTANA DE INICIO El primer elemento con el que el usuario de autocad se encuentra al momento de abrir una aplicacin, es la ventana de inicio (Start up), cuyo propsito es auxiliar al usuario para facilitarle el acceso mediante una serie de opciones de acceso rpido.
En el siguiente esquema se muestra la ventana de inicio de la versin 14 de AutoCad
Iniciar con ayuda. Permite configurar parmetros tales como: Tamao de hoja de trabajo, unidades, tipo de acotacin, entre otros.
Iniciar con plantilla. Permite comenzar un modelo con una plantilla de presentacin predeterminada
Iniciar con documento nuevo. Permite iniciar la creacin del modelo sin formato, el usuario deber definir el formato posteriormente
Abrir documento previo. Permite abrir un documento creado previamente
VENTANA DE INICIO
Iniciar con ayuda
Iniciar con plantilla
Iniciar con nuevo
documento
Abrir documento
previo
Eleccin del sistema de unidades
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VENTANA DE TRABAJO Una vez hecha la seleccin, de iniciar con un nuevo documento, aparecer la ventana tpica de trabajo
COMANDO ZOOM. Nos ayuda a visualizar el modelo, a detalle
Barra de herramientas
Indicador del
sistema de coordenadas
Ventana de grficos
Barra de propiedades
Barra estdar
Barra de menus
Ventana de texto
Cursor
Barra de Estado
Coordenadas del cursor
Zoom Window Permite especificar un rea
delimitandola con dos aristas y ver detalles de la misma
Zoom Scale Permite especificar una visualizacin a escala,
tomando como referencia al tamao
real
Zoom Center Permite ubicar el objeto
visualizado, exctamente al centro de la ventana, y delimitar un permetro de
visualizacin
Zoom In Permite aumentar
el tamao del objeto al doble
Zoom all. Nos permite la
visualizacin completa del modelo en la zona de
trabajo actual
Zoom extents Permite visualizar
solo la mxima extensin del
modelo
CCOOMMAANNDDOO ZZOOOOMM.. NNooss aayyuuddaa aa vviissuuaalliizzaarr eell mmooddeelloo,, aa ddeettaallllee
Zoom Dynamic Permite generar un
marco de visualizacin y desplazarlo de
forma interactiva
Zoom Out Permite disminuir el tamao del objeto a
la mitad
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Grid. (F7) Este modo nos ayuda a visualizar el modelo, por medio de un arreglo de puntos equidistantes, desplegados en la zona de trabajo
Ortho. (F8) Solamente nos permite realizar trazos ortogonales (equidistantes 90) Snap. (F9) Permite posicionar el cursor exactamente sobre los puntos de la rejilla (puntos equidistantes)
Los Layers (Capas) Es posible situar entidades de dibujo en una o mas capas de este, para agrupar con facilidad los componentes asociados a un dibujo. El concepto puede ser comprendido, considerando las capas como hojas transparentes. Nota: Las capas poseen:
1 Nombre: Pueden utilizarse hasta 31 caracteres 2 Visibilidad: Las posiciones On y Of (Visible e
invisible), donde solo las capas visibles se observan en pantalla y se trazan en el ploter
3 Bloqueo: Las entidades de capas bloqueadas son visibles
Botn mltiple Aparece siempre con un
tringulo en la parte inferior, al oprimirlo despliega un
submen, con mas botones asociados
Pan Permite ver en la ventana grfica actual, una porcin
diferente del dibujo, sin cambiar de ampliacin,
arrastrndola manualmente
Aereal view Permite hacer
ampliaciones en regiones especficas, con la ayuda de una ventana interactiva
Zoom Comando principal
que permite aumentar o disminuir el tamao relativo de un objeto
(up/down)
Zoom previous Permite visualizar la
escala anterior
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(2,2,0)
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BARRA DE DIBUJO
Comando LINE La entidad bsica de dibujo es la lnea. Se dibuja por medio del comando LINE, seleccionando los dos extremos que la definan.
Coordenadas cartesianas absolutas Para utilizar coordenadas cartesianas absolutas ser necesario especificar los valores X y Y de un punto. Para ellos es condicin esencial conocer con precisin esos valores. Por ejemplo, para dibujar una lnea que empiece en (2,2,0) y termine en (8,2,0), la secuencia sera como sigue: Command: line From point: 2,2,0 To point: 8,2,0 To point: Enter
Coordenadas cartesianas relativas Se utilizarn cuando conocemos la posicin de un punto con respecto a un punto previo. Por ejemplo, para trazar una lnea que comience en (2,2,0) y tenga 6 unidadeas de longitud, sobre el eje x, ser necesario preceder el par ordenado con el smbolo @ (arroba), como se indica a continuacin: Command: line From point: 2,0 To point: @6,0
Coordenadas polares Estas coordenadas especifican puntos por medio de una distancia y un ngulo, medidos a partir de un punto. Para especificarlas, se requiere la distancia y el ngulo, separados por el smbolo menor que (
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La mayora de las referencias a objetos descritas aqu slo afectan a objetos visibles en la pantalla, ya que no es posible hacer referencia a objetos de capas inactivas o a los espacios que separan las lneas con trazo discontinuo.
A continuacin se describen las diferentes referencias a objetos:
Endpoint: Ubica al cursor al punto final ms cercano de objetos como lneas o arcos.
Midpoint: Sita el cursor al punto medio de objetos como lneas o arcos.
Intersection: Coloca el cursor en el punto de interseccin de objetos como lneas, crculos, arcos y splines.
Insertion: selecciona el punto de insercin de un bloque, forma, texto, atributo (contiene informacin sobre un bloque) o definicin de atributo (describe las caractersticas del atributo).
Center: Selecciona el centro de un arco, crculo o elipse. Para utilizarlo ser necesario seleccionar una parte visible del arco, crculo o elipse.
Quadrant: Emplaza el cursor en el cuadrante ms cercano de un arco, crculo o elipse (los puntos ubicados en 0, 90, 180 y 270). Los cuadrantes se determinan por la orientacin del UCS
Tangente: Al trazar un elemento y querer asociarlo con un arco o un crculo, permite localizar con precisin el punto tangente con respecto al arco o crculo.
Command: Line From point (1) To point (2)
Node: Posiciona el cursor sobre un punto dibujado con el comando POINT. Perpendicular: forza el cursor al punto de un objeto que est alineado normal o perpendicularmente con otro objeto o con una extensin imaginaria del objeto. Perpendicular puede utilizarse con objetos como lneas, crculos, elipses, splines o arcos.
Texto
1
1
2
1
2
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Nearest: colocar el cursor en un objeto de punto o en la posicin de objeto que est ms cercano al punto especificado.
Nota: Cuando se activan varias referencias, AutoCAD usar la ms adecuada al objeto seleccionado. Si se localizan dos puntos de referencia adecuados dentro del rea de seleccin, AutoCAD forza el cursor al punto ms cercano al centro del cuadro de seleccin.
Nota: Para activar modos de referencia de predeterminados se deber acceder al cuadro de dilogo Object Snap settings, seleccionndolo desde el men Tools.
Comando CIRCLE Se puede dibujar un crculo de cinco maneras diferentes
1. Centro - Radio Esta modalidad es predeterminada, y se puede ejecutar asignando valores al radio, o indicando con el cursor las distancias correspondientes
2. Centro - Dimetro Si se desea utilizar el dimetro solo se requiere escribir d , despus de indicar el centro, para que Autocad pregunte por la magnitud del dimetro
Ejemplo: Elaborar un crculo de 10 unidades de dimetro
Seleccione la opcin d
Capture el valor 10
3. Crculo que pasa por dos puntos Una vez activado el comando Circle, se deber escribir la opcin 2p para que sea solicitada esa informacin
Ejemplo: Trazar un crculo que sea tangente a la lnea en el punto 2 y que pas por el punto 1 en la esquina inferior derecha del rectngulo.
Activar 2p
Seleccionar las entidades involucradas
4. Crculo que pasa por tres puntos Si se desea generar una circunferencia que pasa por tres puntos, solo se requiere escribir 3p, y Autocad solicitar los tres puntos.
Ejemplo. Trazar un crculo que intersecte la lnea 1, el rectngulo 2 y el cuadrado 3.
Activar 3p
seleccionar cada una de las entidades involucradas.
Nota: No importa el rden
r
D
Punto 1
Punto 2 (tangente)
Punto 1
Punto 2
Punto 3
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5. Crculo que pasa por dos tangentes, con radio conocido Deber escribirse TTR para que sea solicitada esa informacin
Ejemplo: Generar un crculo de radio 20, que sea tangente a dos lneas separadas por 30 grados
Activar line
Escribir @200
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BARRA DE MODIFICAR
ERASE: Permite borrar selectivamente entidades no deseables del modelo
COPY: Se utiliza para copiar los objetos existentes, las copias tienen la misma orientacin y el mismo tamao que el original. El comando COPY incluye la posibilidad de obtener copias mltiples. Cada una de las copias resultantes es independiente del original y puede ser editada como cualquier otra entidad.
Copias mltiples Para obtener copias mltiples, solo basta responder al comentario: con m (de mltiple).
La serie de copias se termina con una respuesta nula a la seal: Second point.
MIRROR: Permite reflejar objetos existentes en el dibujo, con la opcin de retener o borrar el objeto original. Command: mirror Select objects: objetos que se van a reflejar First point of mirror line: punto Second point: punto Delete old objects? y, n Los puntos que se solicitan definen un eje de simetra en torno al cual sern reflejados los objetos seleccionados; este eje puede tener cualquier ngulo de inclinacin. Adems, es posible seleccionar mediante el cursor el segundo punto. La opcin: Delete old objects permite suprimir o mantener la imagen original.
OFFSET: Permite generar un desplazamiento de las fronteras de un modelo, sin borrarla, dando la opcin de definir la distancia de desplazamiento y el lado hacia donde se desplazarn las fronteras
ARRAY: Es posible generar arreglos, basados en un solo objeto o varios, de tipo polar o rectangular.
Para los rectangulares se requiere especificar el nmero de columnas y de renglones,
Para los polares, el nmero de elementos a incorporar y el ngulo de rotacin
Objeto 1
Objeto imagen
Eje de
simetra
Objeto 1
Offset exterior
Offset interior
Arreglo rectangular
Arreglo polar
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MOVE: Permite desplazar uno o ms objetos de sus posiciones a otras nuevas, sin cambiar tamao ni orientacin.
Se requiere definir el conjunto objetos a desplazar, indicando el vector de desplazamiento (x, y, z), que informa al programa a que distancia y hacia dnde se va a efectuar el desplazamiento, para ello ser necesario seleccionar dos puntos (origen y destino del desplazamiento) o indicar los valores mediante coordenadas.
ROTATE: El comando ROTATE se puede utilizar para cambiar la orientacin de entidades existentes, hacindolas girar alrededor de un punto base, previamente seleccionado, un cierto nmero de grados.
Command: rotate Select objects: seleccin de objetos Base point: punto / Reference:
Nota. Si se contesta a la ltima pregunta con un ngulo, ste se toma como un ngulo relativo al cual habrn de girar objetos seleccionados a partir de su orientacin actual y en torno al punto de base. Un ngulo positivo denota rotacin en sentido trigonomtrico (anti horario, ccw).
SCALE: El comando SCALE permite cambiar el tamao de entidades existentes. Los objetos pueden ser ampliados o reducidos. Tambin se puede seleccionar el factor correspondiente mediante arrastre. Como el factor de escala se aplica por igual a los valores en X y Y del objeto, no es posible transformar crculos en elipses Command: scale Selects objects: seleccione el objeto Base point: punto /Reference
Nota: Si se indica un nmero, ste se tomar como un factor de escala relativo, por el cual se multiplicarn los objetos seleccionados. Para aumentar el tamao de un objeto, ingresar un factor de escala superior a 1. Para reducirlo, ingresar un factor de escala entre 0 y 1 Por ejemplo, un factor 5 produce una texturizacin cinco veces ms grande que en la escala actual, mientras que un factor 0.25 reducir los objetos en un tamao igual a la cuarta parte del tamao actual. TRIM: Para recortar objetos del modelo a fin de que terminen exactamente en una arista cortante definida por uno o ms objetos. Primero hay que definir las aristas, o lmites del recorte.
Pentgono en rotacin
Referencia
Referencia
Factor de escalamiento = 2
Porciones a eliminar
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EXTEND: Es el complemento del comando TRIM descrito en la seccin anterior. Este comando permite alargar o extender objetos existentes del dibujo para que terminen en lmites precisos definidos por uno o ms objetos.
FILLET: El comando FILLET (empalme) une dos lneas, arcos o crculos con un arco de radio determinado, ajustando la longitud de las lneas o arcos originales de modo que stos terminen exactamente en el arco de empalme.
Ejemplo Command: fillet Plyline/Radius/: P Select 2D polyline: seleccionar una polilnea
Nota: Si los objetos seleccionados son lneas o segmentos de una Polilnea 2D, FILLET los prolonga lo necesario para que formen una interseccin. Luego, recorta las lneas, conservando los objetos seleccionados si existe una interseccin entre ellos, y crea un arco de empalme con el radio actual, que se determina por medio de la opcin Radius.
Una opcin interesante es ajustar el radio en cero. En este caso, las lneas terminarn con toda precisin en esquina.
Con ste comando tambin es posible unir dos crculos, dos arcos, una lnea y un crculo o un crculo y un arco. Las reglas que deben tenerse en cuenta son anlogas a las vlidas para la unin de lneas.
Lnea a extender
Lnea de referencia
Esquina con fillet
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PRCTICA 1 SISTEMAS DE COORDENADAS
OBJETIVO El alumno ser capaz de utilizar coordenadas absolutas, relativas, cartesianas y polares para la realizacin de la geometra propuesta por el profesor.
DESARROLLO: 1.- El maestro solicitar a los alumnos que elaboren el marco exterior del modelo haciendo solo uso de las
coordenadas cartesianas absolutas 2.- El maestro solicitar a los alumnos que elaboren el marco interior con las coordenadas cartesianas relativas 3.- El maestro solicitar a los alumnos que elaboren el patrn interior con coordenadas polares relativas
PREGUNTAS:
1.- De que manera fue ms fcil llevar a cabo el trazo? 2.- En que casos se recomienda cada sistema?
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PRCTICA 2 SISTEMAS DE VISTAS
OBJETIVO El alumno ser capaz de utilizar los dos sistemas bsicos de vistas: sistema americano y el europeo para la realizacin de la geometra propuesta por el profesor.
DESARROLLO: 1.- El maestro explicar a los alumnos la diferencia entre los dos sistemas de representacin por vistas 2.- El maestro pedir a los alumnos que elaboren las vistas en el sistema americano 3.- El maestro pedir a los alumnos que elaboren las vistas en el sistema europeo
PREGUNTAS:
1.- Cuntas vistas son suficientes para brindar informacin significativa? 2.- Qu es un isomtrico?
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