d e i asistido por computadora unidad 1

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE CHAMPOTÓN

DISEÑO E INGENIERÍA ASISTIDO POR COMPUTADORA

PROFESOR: KELVIN DEL JESÚS DELGADO CHAN

INVESTIGACIÓN DE LOS TEMAS SELECCIONADOS DE LA

UNIDAD 1

5TO SEMESTRE DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

ALUMNO:

FREDDY ISRAEL OLVERA DÍAZ

CHAMPOTÓN CAMPECHE A 21 DE SEPTIEMBRE DEL 2015

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN..................................................................................................................3

2.1 Conceptos fundamentales sobre CAD/CAM/CAE/CIM..................................................4

DISEÑO E INGENIERIA ASISTIDOS PORCOMPUTADORA CAD CAM CIM CAE.

.............................................................................................................................................4

La manufactura integrada por computador.........................................................................5

Ingeniería asistida por computadora o por ordenador.........................................................6

CAD; CAM y CAE.................................................................................................................7

Componentes del CAD...........................................................................................................9

Hardware y software CAD / CAM.......................................................................................14

CONCLUSIÓN.....................................................................................................................17

BIBLIOGRAFÍA..................................................................................................................18

FREDDY I. OLVERA DIAZ 2

INTRODUCCIÓNA través de este tema sobre el uso del CAD/CAM son sistemas de gran importancia que

hoy en día son utilizados, ya que es una tecnología podría descomponerse en varias

disciplinas pero normalmente abarca el diseño gráfico, el manejo de bases de datos para el

diseño y la fabricación, control numérico de máquinas, herramientas, robótica y visión

computarizada. Históricamente los CAD comenzaron como una ingeniería tecnológica

computarizada mientras los CAM era una tecnología semiautomática para el control de

máquinas de forma numérica pero estas dos tecnologías que nacieron separadamente, se

han ido mezclando gradualmente hasta conseguir una tecnología suma de dos, de tal forma

que los sistemas CAD/CAM, son considerados hoy en día como una disciplina única sin

embargo esta tecnología va usando cada día más, ramas de otras disciplinas como puede ser

el lenguaje natural (asociado a la inteligencia artificial), la simulación o la geometría

computacional. En gran parte a esta tecnología es fundamental para obtener ciclos de

producción más rápidos y productos elaborados con mayor calidad.


CONCEPTOS FUNDAMENTALES SOBRE CAD/CAM/CAE/CIM

DISEÑO E INGENIERIA ASISTIDOS PORCOMPUTADORA CAD CAM

CIM CAE.

El diseño asistido por computadora u ordenador, más conocido por sus siglas inglesas

CAD (computer-aided design) diseño asistido por computadora, es el uso de un amplio

rango de herramientas computacionales que asisten a ingenieros, arquitectos y a otros

profesionales del diseño en sus respectivas actividades. El CAD es también utilizado en el

marco de procesos de administración del ciclo de vida de productos.

-Ejemplo de una pieza desarrollada en CAD:

La fabricación asistida por computadora, también conocida por las siglas en inglés

CAM (Computer Aided Manufacturing) fabricación asistida por computadora, implica el uso

de computadores y tecnología de cómputo para ayudar en todas las fases de la manufactura

de un producto, incluyendo la planificación del proceso y la producción, mecanizado,

calendarización, administración y control de calidad, con una intervención del operario

mínima. Debido a sus ventajas, se suele combinar el diseño y la fabricación asistidos por

computadora en los sistemas CAD/CAM


. Esta combinación permite la transferencia de información desde la etapa de diseño a la

etapa de planificación para la fabricación de un producto, sin necesidad de volver a capturar

manualmente los datos geométricos de la pieza.-

Ejemplo de una pieza desarrollada en CAM:

La manufactura integrada por computador

(CIM) Es un concepto acuñado a principios de los ´70. Estarse propone utilizar el poder de

análisis, cálculo y procesamiento de las computadoras al servicio de la producción de

bienes de mercado. CIM cubre varios aspectos de la industria, que van desde el diseño, la

ingeniería, la manufactura hasta la logística, el almacenamiento y la distribución de los

productos. El objetivo de esta tecnología es incrementar la capacidad de manufacturar

piezas, productos terminados o semielaborados usando el mismo grupo de máquinas. Para

ello se requiere que las herramientas utilizadas sean flexibles y capaces de modificar su

programación adaptándose a los nuevos requerimientos del mercado.-Ejemplo de una pieza

desarrollada en CIM:


Ingeniería asistida por computadora o por ordenador

(CAE, del inglés Computer Aided Engineering) es el conjunto de programas informáticos que

permiten analizar y simular los diseños de ingeniería realizados con el ordenador, o creados

de otro modo e introducidos en el ordenador, para valorar sus características, propiedades,

viabilidad y rentabilidad. Su finalidad es optimizar su desarrollo y consecuentes costos de

fabricación y reducir al máximo las pruebas para la obtención del producto deseado.-

Ejemplo de una pieza desarrollada en CAE:


CAD; CAM Y CAESon tecnologías que tratan de automatizar ciertas tareas del ciclo de producto y hacerlas

más eficientes. Dado que se han desarrollado de forma separada, aun no se han conseguido

todos los beneficios potenciales de integrar las actividades de diseño y fabricación del ciclo

de producto. Para solucionar este problema ha aparecido una nueva tecnología: la

fabricación integrada por ordenador o CIM (de Computer Integrated Manufacturing). Esta

tecnología tiene el objetivo de aunar las islas de automatización conjuntándolas para que

cooperen en un sistema único y eficiente. El CIM trata de usar una única base de datos que

integre toda la información de la empresa y a partir de la cual se pueda realizar una gestión

integral de todas las actividades de la misma, repercutiendo sobre todas las actividades de

administración y gestión que se realicen en la empresa, además de las tareas de ingeniería

propias del CAD y el CAM. Se dice que el CIM es más una filosofía de negocio que un

sistema informático.

En la práctica, el CAD/CAM se utiliza de distintas formas, para producción de dibujos y

diseño de documentos, animación por computador, análisis de ingeniería, control de

procesos, control de calidad, etc. Por tanto, para clarificar el ámbito de las técnicas

CAD/CAM, las etapas que abarca y las herramientas actuales y futuras, se hace necesario

estudiar las distintas actividades y etapas que deben realizarse en el diseño y fabricación de

un producto.


A su vez, el proceso de diseño se puede dividir en una etapa de síntesis, en la que se crea el

producto y una etapa de análisis en la que se verifica, optimiza y evalúa el producto creado.

Una vez finalizadas estas etapas se aborda la etapa de fabricación en la que, en primer lugar

se planifican los procesos a realizar y los recursos necesarios, pasando después a la

fabricación del producto. Como último paso se realiza un control de calidad del producto

resultante antes de pasar a la fase de distribución y marketing.

Debido a la demanda del mercado de productos cada vez más baratos, de mayor calidad y

cuyo ciclo de vida se reduce cada vez más, se hace necesaria la intervención de los

ordenadores para poder satisfacer estas exigencias. Mediante el uso de técnicas de

CAD/CAM se consigue abaratar costes, aumentar la calidad y reducir el tiempo de diseño y

producción. Estos tres factores son vitales para la industria actual.


COMPONENTES DEL CAD

Los fundamentos de los sistemas de Diseño y fabricación asistidos por ordenador son muy

amplios, abarcando múltiples y diversas disciplinas, entre las que cabe destacar las

siguientes:

· Modelado geométrico: Se ocupa del estudio de métodos de representación de entidades

geométricas. Existen tres tipos de modelos: alámbricos, de superficies y sólidos, y su uso

depende del objeto a modelar y la finalidad para la que se construya el modelo. Se utilizan

modelos alámbricos para modelar perfiles, trayectorias, redes, u objetos que no requieran la

disponibilidad de propiedades físicas (áreas, volúmenes, masa). Los modelos de superficie

se utilizan para modelar objetos como carrocerías, fuselajes, zapatos, personajes, donde la

parte fundamental del objeto que se está modelando es el exterior del mismo. Los modelos


sólidos son los que más información contiene y se usan para modelar piezas mecánicas,

envases, moldes, y en general, objetos en los que es necesario disponer de información

relativa a propiedades físicas como masas, volúmenes, centro de gravedad, momentos de

inercia, etc.

· Técnicas de visualización: Son esenciales para la generación de imágenes del modelo. Los

algoritmos usados dependerán del tipo de modelo, abarcando desde simples técnicas de

dibujo 2D para el esquema de un circuito eléctrico, hasta la visualización realista usando

trazado de rayos o radiosidad para el estudio de la iluminación de un edificio. Es habitual

utilizar técnicas específicas para la generación de documentación dependiente de la

aplicación, como por ejemplo, curvas de nivel, secciones o representación de funciones

sobre sólidos o superficies.

Técnicas de interacción gráfica: Son el soporte de la entrada de información geométrica del

sistema de diseño. Entre ellas, las técnicas de posicionamiento y selección tienen una

especial relevancia. Las técnicas de posicionamiento se utilizan para la introducción de

coordenadas 2D o 3D. Las técnicas de selección permiten la identificación interactiva de un

componente del modelo, siendo por tanto esenciales para la edición del mismo.

· Interfaz de usuario: Uno de los aspectos más importantes de una aplicación CAD/CAM

es su interfaz. Del diseño de la misma depende en gran medida la eficiencia de la

herramienta. · Base de datos: Es el soporte para almacenar toda la información del modelo,

desde los datos de diseño, los resultados de los análisis que se realicen y la información de

fabricación. El diseño de las bases de datos para sistemas CAD/CAM plantea una serie de

problemas específicos por la naturaleza de la información que deben soportar.


· Métodos numéricos: Son la base de los métodos de cálculo empleados para realizar las

aplicaciones de análisis y simulación típicas de los sistemas de CAD/CAM.

· Conceptos de fabricación: Referentes a máquinas, herramientas y materiales, necesarios

para entender y manejar ciertas aplicaciones de fabricación y en especial la programación

de control numérico.

· Conceptos de comunicaciones: Necesarios para interconectar todos los sistemas,

dispositivos y máquinas de un sistema CAD/CAM.

La mayoría de las aplicaciones incluyen diferentes módulos entre los que están modelado

geométrico, herramientas de análisis, de fabricación y módulos de programación que

permiten personalizar el sistema. Hay tres tipos de modelado geométrico, alámbrico, de

superficies y sólido que se estudiarán en temas posteriores.

Las herramientas de modelado geométrico realizan funciones tales como transformaciones

geométricas, planos y documentación, sombreado, coloreado y uso de niveles. Las


herramientas de análisis incluyen cálculos de masas, análisis por elementos finitos, análisis

de tolerancias, modelado de mecanismos y detección de colisiones. En algunas ocasiones,

estas aplicaciones no cubren las necesidades específicas de un determinado trabajo, en cuyo

caso se pueden utilizar las herramientas de programación para suplir estas carencias. Una

vez que el modelado se completa, se realizan los planos y la documentación con lo que el

trabajo queda listo para pasar a la fase de CAM en la que se realizan operaciones tales

como planificación de procesos, generación y verificación de trayectorias de herramientas,

inspección y ensamblaje.

Es el campo donde más uso se he hecho tradicionalmente, fomentado sobre todo por la

industria automovilística y aeroespacial que han llevado la iniciativa de la tecnología

CAD/CAM. Las aplicaciones más habituales del CAD/CAM mecánico incluyen:

Librerías de piezas mecánicas normalizadas

Modelado con NURBS y sólidos paramétricos. ß Modelado y simulación de moldes

Análisis por elementos finitos.

Fabricación rápida de prototipos

Generación y simulación de programas de control numérico.

Generación y simulación de programación de robots.

Planificación de procesos.

Traductores de formatos neutros (IGES, STEP).


Ingeniería asistida por computadora o por ordenador (CAE, del inglés Computer Aided

Engineering) es la disciplina que se encarga del conjunto de programas informáticos que

permiten analizar y simular los diseños de ingeniería realizados con el ordenador, o creados

de otro modo e introducidos en el ordenador, para valorar sus características, propiedades,

viabilidad, y rentabilidad. Su finalidad es optimizar su desarrollo y consecuentes costos de

fabricación, y reducir al máximo las pruebas para la obtención del producto deseado.

La base de todas ellas se presenta como módulos o extensiones de aplicaciones CAD, que

incorporan:

Análisis cinemático.

Análisis por el método de elementos finitos (FEM, Finite Elements Method).

Maquinado por control numérico CNC (Computered Numeric Control).

De exportación de ficheros "Stl" (Estereolitografía) para máquinas de prototipado rápido.


Fig. Análisis por elementos finitos.

HARDWARE Y SOFTWARE CAD / CAM

Hardware: dispositivos específicos de entrada y salida

Software: interacción mediante interfaces de usuarios

La característica fundamental de los sistemas CAD/ CAM en lo que se refiere al hardware

que son sistemas de gran capacidad.

Información y conocimiento asociado con la aprobación y control del producto

• Administración de la configuración

• Control de cambios en la ingeniería

• Control de interfaces

• Compra de materiales y control de recepción

• Ordenes de trabajo • Testeo, inspección y certificación


• Documentación del producto

Los sistemas de modelación basados en las características, programación y bases de datos

orientados al objeto, inteligencia artificial y sistemas expertos se han convertido en frases

importantes en la discusión del futuro de CAD / CAM. Son éstas y otras tecnologías las que

van a tener un mayor apoyo del diseño, ingeniería y manufactura del mañana. La industria

CAD / CAM está en transición de la automatización de funciones manuales a la

automatización del proceso.

Dada la gran variedad de programas de CAD existentes en el mercado, es posible

agruparlos en las siguientes categorías:

2D

• 2D / 3D

• 3D gama media

• 3D gama alta

En el primero de los grupos se encuentran los programas pensados para trabajar únicamente

en dos dimensiones, razón por la cual son los más sencillos de utilizar, pero también los de

menores prestaciones. Su función es facilitar el trabajo manual aportando herramientas de

dibujo bajo un soporte informático.

El siguiente nivel es el que se corresponde con los programas 2D / 3D. Están pensados para

trabajar habitualmente en dos dimensiones, aunque presentan la posibilidad del paso a 3D.

Al no estar pensados para trabajar inicialmente en 3D, el dibujo en tres dimensiones se ve

penalizado con respecto a otros programas de gama más alta.


El conjunto de programas CAD 3D de gama media está formado por aplicaciones diseñadas

para dibujar directamente en tres dimensiones bajo el interfaz de Windows.

Por último, cabe mencionar los programas 3D avanzados, con aplicaciones más potentes

que los anteriores. La mayoría de ellos funcionan en estaciones de trabajo (ordenadores con

una capacidad de cálculo superior a la de un ordenador personal, y mayor velocidad),

aunque en algunos casos y en las versiones más recientes pueden funcionar bajo Windows

en un PC.


CONCLUSIÓN

El sistema CAD se viene desarrollando en forma acelerada y debido al desarrollo del

software y hardware su aplicación se está generalizando tanto en el ámbito académico

como empresarial.

En el diseño y análisis de componentes es viable una solución analítica o experimental

computarizada a un bajo costo y con alto nivel de confiabilidad. Es así que las técnicas de

expresión gráfica se han convertido en el mejor lenguaje para la descripción de objetos.

En el desarrollo de proyectos técnicos se viene usando la técnica de la ingeniería

concurrente vía red con geo procesamiento referenciado.

Las universidades de los países en desarrollo deben adoptar estas tecnologías, por lo que la

inclusión de estos temas en el currículo permitirá una formación completa del futuro

ingeniero industrial.

Buscar el aprovechamiento de recursos de la UNMSM y construir un laboratorio

CAD/CAE con software y hardware apropiados para uso de todas las facultades que lo

requieran.


BIBLIOGRAFÍA

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Sergio Gómez González, el gran libro de Solid Works, editorial marcombo 2008

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Jersey 07458

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Robert D. Cook, Finite Element Modeling For Stress Analysis, Edit. WILEY Larry J. Segrlind, Applied Finite Element Analysis,

Chandrupatla, Tirupathi R./ Belegundu, Ashok D., Introducción al estudio del

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http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lim/maldonado_j_r/capitulo2.pdf

http://prof.usb.ve/ecasanov/descargas/MC5122/Notas_EF_viga.pdf

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Introducción al CAD/CAM Disponible en: https://lenguajedeingenieria.files.wordpress.com/2013/02/introduccic3b3n-al-cad-

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Disponible en: http://www.aero.ing.unlp.edu.ar/catedras/archivos/Introduccion%20a%20la

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