Proiectarea parametrizata in Catia V5 CATIA (Computer Aided Three dimensional Interactive Applications ), produs al companiei Dassault Systemes este, în prezent, unul dintre cele mai utilizate sisteme integrate CAD/CAM/CAE pe plan mondial, cu aplicaţii în domenii diverse, de la industria construcţiilor de maşini, la cea aeronautică şi de automobile. Versiunea a 5-a este disponibilă încă din anul 1999, la fiecare nouă reactualizare (release) fiind introduse noi module şi funcţionalităţi suplimentare, în paralel cu îmbunătăţirea celor existente. Programul CATIA V5 furnizează o varietate largă de soluţii integrate pentru a satisface toate aspectele legate de design şi fabricaţie. Dintre numeroasele funcţionalităţi de bază se pot aminti: concepţia avansată a pieselor mecanice, realizarea interactivă a ansamblurilor, obţinerea automată a proiecţiilor piesei sau ansamblului curent, posibilitatea de a proiecta în mod parametrizat etc. De asemenea, CATIA permite conceperea pieselor şi ansamblurilor direct în trei dimensiuni, fără a desena întâi planşele în reprezentare bidimensională. Începând cu versiunea 5, CATIA începe să utilizeze din ce în ce mai des noţiunea de prototip virtual. Acest termen desemnează ansamblul datelor informatice care permit manipularea unui obiect virtual, creat pe calculator, în acelaşi mod cu un obiect real. Se poate, astfel, testa rezistenţa sa la diverse solicitări, verifica dacă un ansamblu este sau nu demontabil, asigura că mobilitatea componentelor, unele faţă de altele, nu generează coliziuni etc. În cazul prototipului virtual obţinut în CATIA, orice modificări pe care proiectantul le aplică asupra acestuia sunt uşor de realizat, atât datorită flexibilităţii instrumentelor de lucru puse la dispoziţie, cât şi modului de proiectare complet parametrizată. CATIA Knowledge Advisor – sprijină utilizatorul în proiectarea parametrizată, utilizând instrumente specifice, precum: formule, parametri, reguli şi reacţii, activate numai în urma îndeplinirii unei condiţii stabilite în prealabil. Istvan Silviu Adrian
Transcript
Proiectarea parametrizata in Catia V5
CATIA (Computer Aided Three dimensional Interactive Applications), produs al companiei Dassault Systemes este, în prezent, unul dintre cele mai utilizate sisteme integrate CAD/CAM/CAE pe plan mondial, cu aplicaţii în domenii diverse, de la industria construcţiilor de maşini, la cea aeronautică şi de automobile. Versiunea a 5-a este disponibilă încă din anul 1999, la fiecare nouă reactualizare (release) fiind introduse noi module şi funcţionalităţi suplimentare, în paralel cu îmbunătăţirea celor existente.
Programul CATIA V5 furnizează o varietate largă de soluţii integrate pentru a satisface toate aspectele legate de design şi fabricaţie. Dintre numeroasele funcţionalităţi de bază se pot aminti: concepţia avansată a pieselor mecanice, realizarea interactivă a ansamblurilor, obţinerea automată a proiecţiilor piesei sau ansamblului curent, posibilitatea de a proiecta în mod parametrizat etc. De asemenea, CATIA permite conceperea pieselor şi ansamblurilor direct în trei dimensiuni, fără a desena întâi planşele în reprezentare bidimensională.
Începând cu versiunea 5, CATIA începe să utilizeze din ce în ce mai des noţiunea de prototip virtual.
Acest termen desemnează ansamblul datelor informatice care permit manipularea unui obiect virtual, creat pe calculator, în acelaşi mod cu un obiect real. Se poate, astfel, testa rezistenţa sa la diverse solicitări, verifica dacă un ansamblu este sau nu demontabil, asigura că mobilitatea componentelor, unele faţă de altele, nu generează coliziuni etc. În cazul prototipului virtual obţinut în CATIA, orice modificări pe care proiectantul le aplică asupra acestuia sunt uşor de realizat, atât datorită flexibilităţii instrumentelor de lucru puse la dispoziţie, cât şi modului de proiectare complet parametrizată.
CATIA Knowledge Advisor – sprijină utilizatorul în proiectarea parametrizată, utilizând instrumente specifice, precum: formule, parametri, reguli şi reacţii, activate numai în urma îndeplinirii unei condiţii stabilite în prealabil.
Datorita componentelor existente în pachetul CATIA V5R9 acest program poate fi folosit usor la modelarea elementelor componente ale unui dispozitiv modular , asamblarea elementelor dispozitivului modular, parametrizarea componentelor si apoi particularizarea acestora cu elemente dimensionale din tabele de tip Excel.
Modelarea parametrizata a dispozitivelor bazata pe entitati constructiv-tehnologice ca si solutie CAD prezinta certe avantaje privind cresterea productivitatii procesului de proiectare constructiva.
Pentru exemplificarea metodei propunem proiectarea dispozitivului modular din figura 1.
Dispozitivul analizat este un dispozitiv modular care se preteaza în principal la operatii de frezare.
In acest dispozitiv se pot monta piese tip furca sau în general piese de complexitate ridicata. Prin modificarea constructiei se poate ajunge la orientarea altor repere cum ar fi : piese de tip bucsa sau arbore.
Istvan Silviu Adrian
Dispozitivul este alcatuit din elemente modulate standardizate care sunt asamblate prin elemente de prindere. Acesta este alcatuit din placa de baza 1 de tip Halder cu canale in forma de “T”. Pe placa este montata o prisma de orientare 2 care se prinde de aceasta prin intermediul unui surub care trece prin mijlocul prismei de orientare si care fixeaza prisma de placa de baza.
Reazemul paralelipipedic 6 care sta la baza constructiei dispozitivului este rigidizat pe placa Halder cu 2 elemente de sustinere si fixare în forma de L. Acesta se prinde de elementul de reazem prin doua suruburi cu strângere 4.
In continuare se trece la al doilea nivel al dispozitivului.
Peste elementul de baza (reazemul paralelipipedic) se mai pune unul care se prinde de cel de dedesubt prin piesa de legatura in forma de I ,8 (pana de orientare) cu surub de strângere.
La acest nivel cele doua coloane se fixeaza una de cealalata printr-un element de fixare paralelipipedic 9 care se aseamana cu reazemele.
Deasupra coloanelor se aseaza un reazem paralelipipedic perpendicular pe cele doua coloane si acesta având rolul de a fixa dispozitivul modulat.
Scheletul central fiind terminat, se monteaza prezoanele cu umar 10 pe cele doua coloane pentru ca de ele sa fie prins pe o parte si alta a dispozitivului doua elemente de fixare numite “ace de par” 5 care au ca rol sustinerea si fixarea piesei.
Figura 1 - Dispozitivul generalizat asamblat
Istvan Silviu Adrian
Figura 2 – Element de reazem principal Figura 3 – Placa de baza
Modelarea 3D a reperelor componente ale dispozitivului a fost realizata utilizând procedurile clasice specifice CATIA V5. S-au realizat modelele pieselor reprezentative a fiecarui reper de dispozitiv si s-au definit toate elementele geometrice, dimensionale si de precizie care compun reperul generalizat (figurile 2,3,4). Modelul grafic al dispozitivului este realizat prin utilizarea acestor entitati în mod convenabil iar prin asamblarea acestora rezulta obiectul real (fig 1)
Fig 4 - Componente generalizate dispozitiv
Istvan Silviu Adrian
Elaborarea modelului 3D a dispozitivului s-a realizat cu modelatorul grafic CATIA V5R9 (modelare si asamblare) iar pentru o cât mai mare varietate, reperelor generalizate li s-au asociat tabele Excel de valori si un sistem de referinta comun tuturor entitatilor pentru facilitarea asamblarii acestora.
Toate aceste entitati sunt complet definite din punct de vedere geometric, dimensional, al preciziei dimensionale si al calitatii si suprafetei. De asemenea asa cum s-a precizat entitatile sunt definite parametrizat, raportate la un sistem referinta comun si legate de baze de date Excel pentru particularizarile concrete.
In continuare se va prezenta modul de utilizare a tabelelor Excell asociate entitatii – Element de reazem principal. Metoda prezinta certe avantaje si datorita faptului ca datele continute în tabele Excell pot fi incarcate si ca urmare a rularii unor programe specializate de baze de date.
Tabelul Excel cu elementele dimensionale corespunzatoare reperului este prezentat mai jos (Fig. 5):
Figura 5. Tabel Excell corespunzator reperului: Element de reazem principal
Istvan Silviu Adrian
Elementele dimensionale din tabelul de mai sus sunt legate de reprezentarea parametrizata
realizata in Catia:
Figura 6. Link-ul CATIA-EXCEL corespunzator reperului: Element de reazem principal
Odata cu parcurgerea liniilor din fisierul de date configuratia reperului se va schimba corespunzator rezultând forme de genul celor prezentate în figura 7.
Dupa definirea entitatilor acestea vor fi suspuse unui proces de asamblare care are ca rezultat realizarea modelului 3D al dispozitivului, model care beneficiaza de toate avantajele pe care le ofera un modelator modern cum este CATIA V5R9.
Figura 7
Istvan Silviu Adrian
Avantajele metodei sunt certe, printre acestea putem aminti:
- cresterea productivitatii procesului de proiectare constructive-tehnologica
- comoditate si eleganta în activitatea de conceptie;
- reducerea cheltuielilor de fabricatie prin utilizarea proiectarii analogice si a tehnologiei de grup.
CONCLUZII
Sistemul CAD/CAM utilizat la proiectarea constructiva si tehnologica a dispozitivelor a fost obtinut utilizând legaturile existente între CATIA – Excel si Excel – alte programe de baze de date (din punct de vedere informatic) precum si a proiectarii constructive bazata pe entitati parametrizate (din punct de vedere tehnic).
Avantajele sistemului sunt certe: usurinta în utilizare, functionare sigura, înalta productivitate la proiectarea constructiva si tehnologica, usurinta în realizarea desenelor de executie si a schimbarilor aferente.
MODELAREA PARAMETRIZATA A UNEI ROTI DINTATE CILINDRICE CU DINTI DREPTI
In acest exemplu, va prezint realizarea unei roti dintate cilindrice cu dinti drepti cu ajutorul programului CATIA.
In figura de mai jos, va prezint principalii parametrii al unei roti dintate:
a – unghiul de presiune de referinta, grade ra – raza cercului de cap, mm rf – raza cercului de picior, mm rb – raza cercului de baza, mm rc – raza de racordare la piciorul dintelui, mm
Istvan Silviu Adrian
1. DESENAREA EVOLVENTEI ROTII DINTATE IN MEDIUL CATIA:
Avand in vedere ca modelarea parametrica se face cu ajutorul unor ecuatii determinate prin puncte inserate in spatial de lucru, vom incepe lucrul cu modulul Generative Shape Design.
Pentru definirea parametrilor evolventei, vom selecta iconita formulelor, f(x) din bara de jos, aparand fereastra Formulas.
Istvan Silviu Adrian
Vom incepe introducerea parametrilor: z (numarul de dinti), unghi (Angle), lungime (Length). Astfel, am definit cei trei parametric prestabiliti, cu ajutorul carora vom incepe proiectarea evolventei. Toti ceilalti parametrii, vor depinde de acesti trei parametrii predefiniti prin formule sau ecuatii ce definesc geometria dintelui.
2. CREEAREA FORMULELOR DE BAZA
In continuare, vom creea formule pe baza parametrilor definite anterior, vom creea mai intai noi parametrii la care vom aplica formule matematice.
Primul parametru creeat cu ajutorul ferestrei Formulas, apasand iconita f(x) din nou, va fi rp – raza cercului de divizare.
Istvan Silviu Adrian
Dupa care, vom apasa butonul Add formula, obtinand o fereastra noua, unde vom introduce formula dorita:
Urmatorii parametrii sunt:
ra=rp+m rp=mxz/2 rb=rpxcos(a) rf=rp-1,25xm Ultimul parametru creeat va fi rc – raza de racordare la piciorul dintelui 0.38*m adica
rc=0,38xm
3. STABILIREA LEGILOR PARAMETRICE DE TRASARE A PROFILULUI EVOLVENTIC AL DINTELUI
Profilul evolventic al dintelui este stabilit pe baza unor legi definite prin perechi de puncte carteziene, (yd, zd). Pentru a defini aceste ecuatii, vom apasa pe iconita Law fog de pe bara de stare din mediul Catia. Va aparea fereastra Law editor, unde se definesc parametrii Lungime (yd), al doilea parametru t - de tip Real, zd.
Istvan Silviu Adrian
Se definitiveaza forma dintelui prin crearea curbei spline extrapolate, definirea unghiului de rotire, curba rezultata prin rotire. In continuare, vom crea doua cercuri. Vom incepe sa trasam cercul ra, cercul de cap. La fel, vom crea cel de-al doilea cerc rf – cercul de picior, identic ca si cercul anterior.
Istvan Silviu Adrian
Se va crea o racordare intre cercul de picior rf si profilul evolventic al dintelui, precum si un plan de simetrie iar pentru unirea capetelor extreme ale celor doua curbe, se va desena un arc de cerc. Raza arcului de cerc va fi egala cu raza cercului de cap ra, rezultand partea superioara a dintelui.
Pentru partea inferioara, adica racordarea celor doua racorduri creeate, se repeta pasii anteriori, doar ca arcul de cerc solicitat va fi egal cu rf – adica cu raza cercului de picior.
Si astfel s-a definitivat forma dintelui.
In vedera multiplicarii acestor elemnte unite, pentru a forma o matrita circulara, se foloseste instrumnetul Circular Pattern de pe bara Replication.
Avand in vedere ca numarul de copii depind de numarul de dinti z, valoarea acestor multiplicari se va stabili printr-o formula, prin click dreapta pe zona activa a campului Instances si alegand Edit formula.
Se va alege parametrul z, numar de dinti ca si formula.
Ca tip de multiplicare, se alege Complete crown, iar ca element de referinta, axa X (dand click dreapta in zona activa a campului Reference element).
Aceste copii se vor uni folosind din nou instrumentul Join de pe bara Operations, rezultand elementul final, profilul 2D al rotii dintate cilindrice cu dinti drepti.
Istvan Silviu Adrian
Comutam in modului Part Design pentru a modela roata dintata, urmand un Extrude de 10mm.
Se obtine produsul finit dorit. Se observa ca se pot adauga diverse alte variante de roti dintate, in functie de solicitari.
De exemplu, am aplicat o gaura centrata, la aceasta roata dintata.
Istvan Silviu Adrian
Se poate testa functionalitatea formulelor parametrizate ale rotii dintate prin modificarea valorilor, de exemplu pentru numarul de dinti, ca in exemplul din figura, unde am aplicat dublu click pe valoarea parametrului predefinit Z, numar de dinti, sau prin modificarea modulului rotii dintate.
Prin alegerea numarului de dinti 40, se poate observa ca formulele s-au updatat si programul a calculat forma 3D a rotii dintate cu 40 de dinti.
Acest produs finit este o roata dintata cilindrica cu dinti drepti de raza cercului de cap de 27 mm, adica diametrul rotii dintate de 54 mm, numar dinti 25, de grosime 10 mm, cu elemente de antrenare tip canal de pana, aplicandu-i-se un material de tip crom.
Istvan Silviu Adrian
Astfel, se pot face modificari la un numar mare de parametri: cei principali ai rotii, unghi de presiune de referinta, a, numar de dinti, z, valoare modul, m, dar si forma si diametrul butucului, al alezajului central, dimensiunea canalului de pana sau a canelurilor, razele de racordare, tesituri, etc.
Principalele valori ale modulului m:
Bibliografie:
[1] Cofaru, N., F., s.,a., Modeling with Catia v5 of the generalised shafts for automatical design of tehnological execution, 1st VIDA Coference, Poznan, 2004.
[2] Ivan, N.,V., s.a., Sisteme CAD/CAPP/CAM, Editura Tehnica, Bucuresti, 2004
[3] Cofaru, N., F., s.,a., CAD-CAM system for the constructive and tehnological designof the monoaxis shafts, ICMAS 2004, Bucuresti
[4] Ghenea, I. Proiectare Asistata in CATIA V5 – Elemente teoretice si aplicatii, Editura Bren, Bucuresti, 2007 (pagina 243, cap. 6.4.3)
