CAPITOLUL IV. MODELAREA IN SPATIUL TRIDIMENSIONAL 4.1 Generalitati .Tipuri de sisteme CAD Avantajele desenarii în 3D: • Se pot stabili vederile pe… [301654]

CAPITOLUL IV. MODELAREA IN SPATIUL TRIDIMENSIONAL

4.1 Generalitati .Tipuri de sisteme CAD

Avantajele desenarii în 3D:

• Se pot stabili vederile pe baza unui model;

• Nu mai este necesară crearea prototipurilor;

• Modelele pot fi transformate în imagini fotografice și în cod CNC (cod numeric computerizat) pentru a crea modele reale.

4.1.1 Introducere .

Programele de desenare sunt programe software inteligente folosite în sistemele CAD (Computer Aided Design ) pentru executarea de desene pentru aplicații specifice.

Avantajele utilizării AutoCAD

1. AutoCAD-ul are un caracter general putând fi utilizat într-o varietate de domenii;

2. AutoCAD-[anonimizat], prin modelarea suprafețelor și a corpurilor solide. [anonimizat] a desenelor, la scara și cu precizia dorită.

3. Dispune de o precizie foarte bună a desenelor;

4. Permite modelarea dinamică a unor procese (AutoDesk Animator);

5. Permite crearea simbolurilor și a elementelor tipizate;

6. AutoCAD-[anonimizat], ce are la bază posibilitatea de a [anonimizat] a realizării unei interfețe cu alte limbaje de programare (C+, C++);

7. Oferă posibilitatea transferului comod al informațiilor spre sau dinspre alte produse informatice.

4.1.2 Lansarea programului AutoCAD și descrierea ecranului de lucru

Incepând cu versiunea 12, AutoCAD-ul a fost conceput să ruleze sub Windows și ca urmare lansarea în execuție a [anonimizat].exe.

O dată cu lansarea programului se deschide o fereastră de lucru în care se pot identifica elemente de interfață din figura 1. [anonimizat] a fost prezentat înainte reprezintă configurările AutoCAD prestabilite.

Bara de titlu (title bar)

[anonimizat]. In momentul lansării apare cuvântul <DRAWING>

In stânga acestei bare se află caseta de control a meniului (Control Menu), iar în dreapa butoanele de minimizare / maximizare, având aceleași funcții ca în orice aplicație Windows.

Observație:

Se poate rula concomitent o [anonimizat] o singură zonă de desenare.

Bara de meniuri (menu bar)

Permite accesul la meniurile derulante. Alegând o opțiune din bara de meniuri se provoacă derularea meniurilor AutoCAD.

[anonimizat].

Bara cu instrumente standard (toolbar)

Conține comenzile folosite în mod uzual:

New – creează noi fișiere;

Open – deschide fișiere create anterior;

Save – Salvează fișierele activate;

Print – Tipărește, etc.

[anonimizat]. Implicit, [anonimizat]. [anonimizat] 12 [anonimizat] “drag” (târâre) până la locația dorită.

Barele mobile cu instrumente

Au fost introduse începând cu versiunea 13, fiind organizate pe categorii.

Exemplu: Object SNAP;

View;

Dimensioning;

Draw;

Modify.

Bara de stare (status bar)

Afișează numele stratului curent (LAYER), coordonatele cursorului, starea diferitelor moduri operaționale AutoCAD (Ortho, Snap etc.).

Acestea pot fi activate / dezactivate (ON/OF) cu dublu clic executat pe ele.

Până la versiunea 12 această bară a fost la partea superioară și începând cu versiunea 13 a fost poziționată la baza ecranului.

Suprafața de desenare /fereastra de vizualizare

Zona din centrul ecranului se numește DRAWING AREA sau VIEW WINDOW și reprezintă foaia de hârtie pe care se execută un desen, cu excepția faptului că dimensiunile pot avea orice valori, fiind practic infinite.

Cursorul

În funcție de comanda care se execută, cursorul poate avea diverse forme:

– cursor în cruce (cross-hair), reprezentând cele 2 axe de coordonate;

– caseta de selecție (pick-box) reprezentând un pătrat utilizat pentru selectarea obiectelor;

-o săgeată folosită pentru accesarea meniurilor și a barelor cu instrumente.

Apelarea comenzilor

Când în linia de comandă nu se afișează nimic, programul este gata să accepte o nouă comandă.

Exemplu: Command: Line ↵

From point: clic; tastatură.

La invitația calculatorului se introduc coordonatele punctului din care va începe linia, în diverse moduri:

– cu ajutorul tastaturii;

– cu barele de instrumente.

La invitația calculatorului se introduc coordonatele punctului din care va începe linia, în diverse moduri:

– cu ajutorul tastaturii;

– cu barele de instrumente.

O comandă se poate lansa:

– de la tastatură;

– din meniul principal;

– din meniurile derulante;

– din bara mobilă de meniuri (începând cu versiunea 13).

Incheierea unei comenzi se realizează cu apăsarea tastei ENTER (↵)

Observație: In AutoCAD tastele Return (Enter) și bara de spațiu au același rol funcțional.

Lucrul cu straturi (Layers)

Straturile (layers) oferă un mijloc de a grupa obiectele și AutoCAD-ul a împrumutat tehnica pin drafting – DDLMODES

Avantaje:

1. Se pot grupa informațiile distinct, pe straturi separate.

2. Permite lucrul simultan a mai multor proiectanți. Crește productivitatea.

3. Fiecare strat poate avea o culoare proprie pentru a-i mări claritatea și entitățile din stratul respectiv pot fi desenate cu un anumit tip de linie și cu o anumită grosime.

4. Straturile pot fi înghețate (dezactivate) pentru a reduce cantitatea de informații de pe ecran.

5. Straturile pot fi tipărite individual sau combinate, pe orice format.

AutoCAD-ul permite un număr nelimitat de straturi, fiecăruia putându-i-se atribui un nume, o culoare și un tip de linie.

C: LAYER ↵

Invită utilizatorul să atribuie nume, culoare, tip linie, unui strat.

Denumirea straturilor AutoCAD este definită în funcție de standardele de proiectare ale unei firme.

Când se lucrează la un desen, se pot adăuga noi straturi cu ajutorul casetei de dialog LAYER CONTROL. Numele unui strat poate conține 31 caractere (cifre, _, _, $)

4.1.3 Evoluția sistemelor CAD

Sistemele CAD de început ofereau posibitatea efectuării de desene folosind linii și arcuri de cerc. Inițial, ele au oferit un mare ajutor pentru proiectanți, dar cerințele au crescut continuu și astăzi sunt total depașite. Pentru a face un proiect trebuia ca utililizatorul să deseneze,pur și simplu, componentele cu ajutorul liniilor și arcelor(modelare bidimensională – 2D). Instrumentele CAD actuale au obiecte deja create în baza de date(dispozitive mecanice, electrice, hidraulice, etc) și este suficientă o simplă selectare din meniu și amplasarea lor pe pagină. Conexiunile între componente (conducte, fire electrice, etc) se fac tot prin obiecte create deja în meniu, ceea ce face ca viteza de proiectare să fie cu mult mai mare și posibilitatea erorii umane mult mai mică (modelare tridimensională – 3D). Firmele furnizoare de sisteme CAD pun la dispoziție librării software adecvate pentru sistemele de operare, care sunt cele mai utilizate pe piață. Performanțele sistemului sunt dictate de complexitatea și diversitatea acestor librării, fiind criteriul de bază în stabilirea prețului. Toate sistemele au facilități de desenare, fiind cea mai importantă utilitate.

Domeniul CAD este bine conturat în acest moment și este prezent cu identitatea sa proprie în lumea IT. Piața de pachete soft destinate proiectării asistate a devenit extrem de diversă, pe de o parte datorită progreselor rapide în domeniul hardware, pe de altă parte datorită cerințelor actuale ale proiectării și fabricației. Sau conturat două tendințe de dezvoltare în acest domeniu. Prima se referă la dezvoltarea unor aplicațiide largă generalitate (medii CAD) pentru diferite domenii, care oferă utilizatorului elementele de bază, tehnicile, procedurile și facilitățile pentru realizarea proiectelor. Sunt deja bine-cunoscute mediile CAD, cum ar fi: AutoCAD, Autodesk Inventor, MicroStation, SolidWorks, SolidEdge, Pro/Engineer, Unigraphics, CATIA, etc..

Deși pot fi menționate ca exemple, programe de CAD specializate pe arhitectură (ArhiCAD), electronică (OrCAD), electrotehnică, instalații industriale etc., proiectarea asistată în domeniul mecanic, constituie domeniul cel mai larg în ceea ce privește utilizarea sistemelor CAD în inginerie.

Autodesk este cel mai mare producător de software CAD pentru PC-uri. Produsul de bază al firmei, AutoCAD® este deja un standard CAD în lumea întreagă; el oferă in set cuprinzător de facilități 2D și 3D pentru proiectare destinat inginerilor mecanici, arhitecților, desenatorilor și proiectanților. Atuul principal al AutoCAD-ului este facilitatea de a dezvolta aplicații specializate, care rulează în același mediu grafic. Această deschidere a permis dezvoltatorilor de programe CAD să creeze aplicații pentru o mare varietate de domenii.

4.1.4 Tipuri de sisteme CAD

Sistemele CAD se pot clasifica în următoarele categorii de aplicații informatice:

-Aplicații pentru modelare geometrică și desenare asistate de calculator (dintre care menționăm AutoCAD, Turbocad, KeyCAD, Design CAD, Solid Works, etc.);

– Aplicații pentru rezolvarea unor probleme generale de calcul matematic, utile mai ales în ingineria asistată CAE (dintre care menționăm Matlab, Mathematica, MathCAD, Maple, etc.) sau simularea unor sisteme particulare descrise de ecuații diferențiale ordinare (cum sunt Spice – pentru analiza circuitelor electronice, EMTP – pentru analiza rețelelor electroenergetice);

– Aplicații destinate modelării numerice, cu element finit sau cu funcții similare dedicate rezolvării ecuațiilor cu derivate parțiale, utilizate în proiectarea integrată (cele mai răspândite sunt cele de calcul structural ca ANSYS, COSMOS, NASTRAN, dar se utilizează și altele specializate în modelarea curgerii, încălzirii, câmpului electromagnetic, difuziei purtătorilor de sarcină, etc);

-Aplicații orientate spre un domeniu particular ( PipeCAD – proiectarea instalațiilor; AeroCAD – proiectarea construcțiilor aeronautice; ArhiCAD – proiectare arhitectonică; GIS CAD – realizarea hărților sau a altor documente bazate pe "Geograpfic Integrated System" – GIS; Cadence, Mentor, Microcad, Orcad- pentru proiectare electronică, cu diferite nivele de integrare (PCB sau IC), care alcătuiesc un subdomeniu distinct numit "Electronic Design Automation" – EDA; ChemCAD – pentru proiectarea moleculelor și multe altele);

-Sisteme integrate de aplicații, cu un grad de integrare a componentelor CAE/CAD/CAM mai mare sau mai mic (dintre care menționăm I-DEAS, CATIA, EUCLID, ProEngineer și SAAP).

4.1.5 Integrarea sistemelor CAE-CAD-CAM

În prezent, se urmărește integrarea sistemelor CAD cu alte tipuri din aceeași familie, cum sunt:

-CAE (Computed Aided Engineering) – destinate simulării asistată de calculator a sistemelor continue sau discrete (caracterizate de sisteme de ecuații diferențiale ordinare su cu diferențe finite) și la modelarea corpurilor și câmpurilor utilizate în rezolvarea ecuațiilor cu derivate parțiale, întâlnite în mecanică, rezistență, mecanica fluidelor, termotehnică sau alte domenii inginerești.

-CAM (Computer Aided Manufacturing) – destinate proiectării de prototipuri și produse de serie. In urma unui intens efort de standardizare (drawing exchange and interoperability), atât sistemele complexe, cât și părțile lor componente tind să fie descrise într-un limbaj informatic unic, indiferent de etapa de viață a obiectului respectiv, ceea ce determină tendința ca cele trei abordări CAE/CAD/CAM să se integreze în una singură : CIM (Computer Integrated Manufacturing). Trebie menționat că în acest context trebuie incluse și preocupările moderne de grafică pe calculator (Computer graphics, 3D Computer vision, Geometric modeling, Solid modeling, Virtual reality, etc.).CAM – Computer Aided Manufacturing – se definește ca fiind tehnica/tehnologia care privește utilizarea sistemelor informatice în vederea elaborării/proiectării și/sau controlării/supravegherii etapelor procesului de fabricație prin intermediul unei legături directe/indirecte între computer și resursele de producție disponibile.În cea mai mare parte, CAM-ul privește programarea numerică a proceselor de producție . În cadrul sistemelor flexibile de fabricație (Flexible Manufacturing Systems – FMS), Utilizarea obiectelor tehnologice inteligente în ingineria produselor 10 CAM-ul intervine și la nivelul conducerii acestor sisteme precum și în conducerea acestora, cum este și în cazul roboților industrial.

Pentru a-și crește gradul de competitivitate, companiile au dezvoltat noi strategii de proiectare, fabricație și management, astfel încât să se poată adapta în timp cât mai scurt și cu resurse cât mai reduse la nevoile clientului, nevoi ce sunt într-un proces continuu de schimbare. În

funcție de acest lucru s-au adoptat și sunt în curs de adoptare și implementare strategii și instrumente care reduc procesele ce intră în ciclul de elaborare al produsului. Au fost făcute analize asupra întregului proces de obținere al produsului, în urma cărora s-a concluzionat că:

• ingineria, abordată sub forma ei serială, nu mai corespunde cu cerințele și standardele clientului ;

• procesul de elaborare al produsului trebuie să fie unul integrat, în care toate activitățile să decurgă în aceeași direcție, în același timp;

• trebuie dezvoltate aplicații informatice care să reducă cât mai mult posibil timpul de elaborare al produsului, resursele necesare, costurile, în condițiile unei calități acceptate de client.

Sistem CAD/CAM, CIM CAD/CAM – Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing – se definește ca fiind tehnica/tehnologia ce utilizează în mod superior informația, în vederea parcurgerii etapelor de concepție și fabricație, într-o manieră integrată. Această tehnologie presupune obligatoriu o bază de date comună etapelor CAD, CAPP, CAM, CAE și un sistem informatic care să aibă la bază aplicații informatice în concordanță cu etapele enumerate, capabil să gestioneze informațiile astfel încât procesul de proiectare și fabricație al produsului să fie orientat în aceeași direcție. În sens larg, un sistem CAD/CAM presupune obligatoriu un management corespunzător al informațiilor orientat pe produs și pe toate fazele ciclului de viață al acestuia.

CIM – Computer Integrated Manufacturing – este definit ca fiind un sistem de producție cu buclă de reacție închisă, în care datele de intrare sunt nevoile clientului, iar ieșirile sunt produsele finite. Acest sistem este asociat cu ideea de automatizare totală a sistemului de fabricație, într-un mod integrat. Elementul de legătură între activitățile asociate procesului de elaborare al produsului este sistemul informatic, care trebuie să fie unul de tip rețea de calculatoare, prin care să treacă (să intre, să fie prelucrate, să iasă) toate informațiile necesare proceselor.

Aplicații informatice de tipul CAD/CAM, CIM conduc la reducerea timpului de apariție pe piață a produsului, creșterea calității acestuia în condițiile unui preț acceptat de client, acestea fiind elementele cheie ce trebuie avute în vedere de către companii, pentru creșterea competitivității și vizibilității lor pe plan mondial. O abordare precum a ingineriei tradiționale nu poate aduce prea multe îmbunătățiri în acest sens, deoarece întreg procesul de elaborare al produsului are caracteristici seriale, iar descoperirea unei probleme de proiectare în faza de fabricație ar duce la întârzierea apariției produsului pe piață și la costuri crescute din cauza prelungirii perioadei de obținere a acestuia. Astfel de obiective precum: reducerea timpului de apariție a produselor pe piață, îmbunătățirea calității produselor și reducerea costurilor acestora au determinat dezvoltarea unor noi tehnici și instrumente informatice care să vină în sprijinul companiilor pentru a atinge obiectivele vizate. Astfel, au fost dezvoltate instrumente și aplicații software care să integreze etapele de proiectare și fabricație, ori să optimizeze anumite aspecte din procesele de obținere a produselor industriale. Se poate constata că, în urma prezentării activităților de interes major din domeniul ingineriei integrate, au fost atinse o multitudine de zone ale ingineriei, cele mai multe fiind orientate către integrarea activităților de obținere a produsului finit. Pe plan național au fost realizate sisteme software ce integrează etapele CAD, CAE, CAPP, CAM la diferite niveluri. În principiu au fost dezvoltate aplicații care au redus gradul de serialitate dintre etapele enumerate, încercându-se o suprapunere cât mai mare a acestora. Aceeași tendință de integrare a activităților enumerate este constatată și pe plan internațional, unde au fost dezvoltate și sunt în curs de dezvoltare instrumente, tehnici, algoritmi ce doresc să ușureze procesul de obținere al produselor, în condițiile unui cost scăzut și a unei calități ridicate. În acest sens sunt dezvoltate o multitudine de sisteme software suport departamentului de management al companiilor, având ca obiectiv crearea unei transparențe totale a proceselor în cadrul companiilor.

Datorită nevoii de a crește gradul de competitivitate al companiilor, au fost și sunt în curs de dezvoltare sisteme de producție care doresc să satisfacă nevoile clientului, în condițiile unei cereri de produse personalizate, cu grad ridicat de complexitate. În acest context companiile au nevoie de infrastructură de producție capabilă să fabrice produse cu grad înalt de complexitate, caracterizată prin flexibilitate și capacitate de adaptare la noi produse, în condițiile unei calități ridicate, unui preț redus și unui timp minim de ieșire a produsului pe piață. Informația este elementul cheie care asigură legătura între toate subsistemele ce interacționează în procesul de obținere al produsului. În acest context, informația ocupă un loc important în cadrul companiilor și în procesele de producție, permițând o gestionare optimă atât a materiilor prime, cât și a proceselor și operațiilor de fabricație din punct de vedere al costurilor și productivității.

Astfel,in baza acestor concluzii devine necesara dezvoltarea unui sistem software modular, care să permită abordarea integrată a etapelor de proiectare constructivă și tehnologică a produselor industriale.

4.1.6 Domenii de utilizare a sistemelor CAD :

Arhitectură, Construcții civile și industrial, Industria aeronautică, Industria de automobile, Industria chimică, Electronică și electrotehnică, Design Industrial, Inginerie Mecanică, Inginerie medicala.

Sistemele CAD cele mai utilizate sunt:

– AutoCAD-folosit în arhitectură, geografie, medicină, astronomie, tehnică etc.

– ArchiCAD- software pentru modelarea Clădirii Virtuale

– Autodesk Inventor (soluție independentă) − este cel mai performant sistem de modelare parametrică 3D construit pe “Adaptive Technology” și reprezintă cea mai nouă tehnologie 3D dezvoltată în ultimul deceniu. Combină cu success capabilitățile 2D cu puterea proiectării 3D, permițînd în plus, adaptarea desenelor 2D (DWG) existente pentru modele mecanice 3D;

– Autodesk 3ds Max – software pentru grafică 3D

– Scad– calculul și proiectarea construcțiilor din metal și beton armat

– SolidWorks– proiectare în domeniu mecanic

-SolidEdge- software CAD produs de Siemens PLM Software

– NX CAD – software unitar pentru procesele CAD, CAM,CAE produs de Siemens

-PLM Software AxisVM- program de elemente finite pentru calculul structurilor

– Tekla Structures- modelarea structurilor metalice în 3D

12d- software pentru topografie și cadastru

CAD-ul permite realizarea a trei tipuri de modele tridimensionale (metode de vizualizare):

4.2 modele wireframe (de sarma); realizează scheletul unei piese, având drept fundament liniile, arcele, cercurile.

4.3 modele superficiale; modelele superficiale adaugă suprafata laterală pe schelet.

4.4 modele solide; modelele solide au în plus fată de modelele superficiale și “miez”, adică au substanță.

4.2 Metoda Wireframe .

Concepția de realizare a obiectelor 3D în AutoCAD consta in :
Generarea contururilor de definiție a obiectului în 2D
-Extrudarea liniară pe o direcție sau generare prin revoluție dupa o axă definită 
-Extragerea elementelor de definiție a găurilor sau alezajelor 
-Unirea a două sau mai multe obiecte 3D într-un singur obiect 
-Configurarea unui mod de vizualizare sau randare 
Forme geometrice complexe
În funcție de complexitate, se pot modela forme geometrice foarte complexe, prin comenzi precum REVOLVE sau SWEEP. 
-Comanda Revolve generează corpuri de revoluție după o axă definită. 
-Comanda Sweep, extrudează un contur închis pe o traiectorie definită de un element geometric de referință.

Modelarea tridimensională se bazează pe înțelegerea sistemului de coordonate și a tuturor facilităților de orientare în spațiu pe care le pune la dispoziția utilizatorului programul AutoCAD.

Sistemele de coordonate AutoCAD permit definirea a două tipuri de sisteme de coordonate:

WCS (World Coordinate System)

UCS (User Coordinate System).

4.3 Elemente de modelare 3D:

Stabilirea sistemului de coordonate

Vizualizarea desenelor tridimensionale

Obținerea modelelor tridimensionale prin stabilirea de grosimi și cote

Editarea obiectelor tridimensionale

Modele solide. Primitive solide

Crearea modelelor solide compozite

Obținerea modelelor tridimensionale cu ajutorul comenzilor 3D

Generarea suprafețelor

Utilizarea entităților 3D. Primitive de desenare 3D

Editarea modelelor solide

Vizualizarea obiectelor tridimensionale

Afișarea simultană a mai multor vederi

Lucrul cu modele solide

Randarea obiectelor solide

CAD 2D/3D nu are restrictiile anacronice ale prelucrarii 2D si profita de modelarea riguroasa 3D geometrica si de tehnologia de scanare 3D a piesei.
Pentru indeplinirea acestui obiectiv se vor dezvolta module kernels pentru proiectare bazate pe aplicarea regulilor clasice de proiectare (cu algoritmi standard de constructie geometrica), regulilor suplimentare de proiectare (definirea matematică a tuturor curbelor de contur), parametrizarea completa si stabilirea seturilor complete de variabile si relatii. 
Aceasta abordare solicită automatizarea procesului de măsurare și proiectare .

Domeniul CAD este bine conturat în acest moment și este prezent cu identitatea sa proprie în lumea IT. Piața de pachete soft destinate proiectării asistate a devenit extrem de diversă, pe de o parte datorită progreselor rapide în domeniul hardware, pe de altă parte datorită cerințelor actuale ale proiectării și fabricației. S-au conturat două tendințe de dezvoltare în acest domeniu. Prima se referă la dezvoltarea unor aplicații de largă generalitate (medii CAD) pentru diferite domenii, care oferă utilizatorului elementele de bază, tehnicile, procedurile și facilitățile pentru realizarea proiectelor. Sunt deja bine-cunoscute mediile CAD, cum ar fi: AutoCAD, Autodesk Inventor, MicroStation, SolidWorks, SolidEdge, Pro/Engineer, Unigraphics, CATIA, etc..

Pentru domeniul mecanic se pot utiliza programe ca: Solid Works , Autodesk Inventor, Autodesk 3ds Max,etc.

4.3.1 Descrierea modelarii 3D in programul Solid Works:

Avantaje:

-Ofera instrumente software 3D complete, care permit crearea, simularea, publicarea și gestionarea de date.

Soluțiile SOLIDWORKS sunt ușor de implementat, ușor de utilizat și simplu de administrat si reduce costurile

-Ofera instrumente de animație CAD puternice, ușor de utilizat ;este un produs dinamic, care poate ajuta la reducerea timpului de lansare pe piață economisind timp și conducand la creșterea productivității.

-Pot fi create modele 3D cu sau fără constrângeri, folosind relații geometrice automate sau

relații definite de utilizator pentru a realiza intenția de proiect propusă.

Piesele pot fi privite ca o colecție de diferite operații. Unele dintre ele care adaugă material, de exemplu un bosaj cilindric, iar altele care îndepărtează material, ca de exemplu un alezaj. Operațiile și corespondentele lor sunt afișate în Feature Manager design tree. Dimensiunile și relațiile geometrice folosite pentru a creea operația sunt reținute și stocate în model. Acesta va permite și o modificare ușoară și rapidă a modelului.

Dimensiunile conducătoare sunt dimensiunile folosite când se crează o operație. Ele include dimensiunile asociate geometriei schiței și de asemenea dimensiunile asociate operației însăși.

Relațiile includ informații ca paralelism, tangență, concentricitate. Acest tip de informații sunt transmise desenului prin simbolurile de control. Prin reținerea acestora în schită, SolidWorks permite reținerea în totalitate a intenției de design în model.

Modelarea solidului

Un model solid este un model geometric complet folosit în sistemele CAD. El conține toată geometria suprafețelor și a rețelei <cadru de sârmă – wireframe> necesară pentru a descrie în totalitate muchiile și fețele modelului în completarea informațiilor geometrice; modelul solid conține și un tip de informații topologice care leagă aceste elemente geometrice între ele.

Asociativitate totală

Un model SW este un model în totalitate asociat cu desenul și cu ansamblul de care este legat.

Modificările făcute modelului sunt automat reflectate în desenele și ansamblurile cu care solidul are legături. In mod similar se pot face schimbări în contextul unui desen sau al unui ansamblu, iar aceste modificări vor fi reflectate înapoi în model.

Constrângeri

Proprietățile geometrice ca paralelismul, perpendicularitatea, orizontalitatea, verticalitatea, concentricitatea, coincidența sunt doar câteva dintre constângerile suportate de SolidWorks. In completare pot fi folosite și ecuații pentru a stabili relații matematice între mulțimea de parametri.

Dimensionarea

Modul în care o schiță este dimensionată are impact asupra intenției de design. Adăugarea dimensiunilor trebuie făcută, în așa fel încât, să reflecte modul în care se dorește modificarea lor ulterioară.

Cum afectează operațiile intenția de design

Intenția de design este afectată și prin operațiile și metodologia de modelare executate.De exemplu, pentru cazul unui arbore în trepte precum cel din figura, sunt mai multe căi prin care o asemenea piesă poate fi construită.

Abordarea <Layer cake>, în care piesa se construiește bucată cu bucată, adăugând fiecare strat sau operație pe stratul anterior ca în figură. Modificarea grosimii unui strat are un efect de val, modificând prin aceasta și poziția celorlalte straturi care au fost create după aceasta.

Abordarea <Layer cake>, în care piesa se construiește bucată cu bucată, adăugând fiecare strat sau operație pe stratul anterior ca în figură. Modificarea grosimii unui strat are un efect de val, modificând prin aceasta și poziția celorlalte straturi care au fost create după aceasta.

Abordarea <Potter’s wheel> este abordarea tip "oala rotarului" care construiește piesa cu o singură operație de rotație. O singură schiță reprezentând secțiunea transversală cuprinde toate informațiile și dimensiunile necesare pentru a executa piesa. Această abordare pare foarte eficientă, având toate informațiile de design conținute într-o singură operație însă este limitată flexibilitatea iar modificările sunt mai dificil de realizat .

Abordarea producătorului este abordarea fabricantului în modelare și imită modul în care piesa este fabricată. De exemplu, dacă arborele în trepte a fost strunjit se începe cu o bucată de bară (semifabricat) și se va îndepărta material printr-o serie de tăieturi.

Managerul de operații

Managerul de operații este o componentă unică a SolidWorks care afișează sub formă arborescentă toate operațiile dintr-o piesă sau ansamblu. Pe măsură ce operațiile sunt create, ele sunt adăugate în Feature Manager Design Tree. Ca rezultat, Managerul de operații reprezintă o succesiune cronologică a etapelor modelării.

Managerul de operații permite, de asemenea, accesul la obiectele (operațiile) pe care le conține și oferă posibilitatea de editare a acestora.

Operații

Toate debitările, bosajele, extrudările, schițele, planurile create sunt considerate operații (Features).Operațiile schițate sunt cele bazate pe schițe (Boss, Cut), iar operațiile aplicate sunt cele folosite pe muchii și fețe (racordări, teșiri- Fillet, Chamfer).

Butoane mouse

Butoanele din stânga, dreapta și din mijloc ale mouse-lui au semnificații diferite în SolidWorks.

– Left (stânga) – selectează obiecte ca geometrie, butoane de meniuri și obiecte din Managerul de Operații.

– Right (dreapta) – activează un meniu scurt senzitiv la context. Conținutul acestui meniu diferă și este dependent de obiectul deasupra căruia se află cursorul. Aceste meniuri reprezintă de asemenea scurtături către cele mai utilizate comenzi.

– Middle (mijloc) – rotește dinamic, panoramează ori focusează piesa sau ansamblul.

Managerul de Comenzi este un set de bare cu instrumente adaptate pentru a ajuta un utilizator începător să îndeplinească sarcini specifice. Este recomandabil să se utilizeze setul general de bare cu instrumente.

4.3.2 Procesul de schitare

Schițarea 2D este baza modelării în SOLIDWORKS, schițele fiind folosite pentru toate formele realizate incluzând extrudări, rotiri, sweep, loft.

Extrude Revolve Sweep Loft

Etapele procesului de schitare

Fiecare schiță conține câteva caracteristici care se coroborează pentru obținerea formei,dimensiunii și orientării piesei.

– New part (piesă nouă) – Piesele noi pot fi create în inch, milimetri sau în alte unități de măsură și sunt folosite pentru a crea și păstra modelul solid.

– Sketch (Schițele) – sunt colecții de forme geometrice 2D folosite pentru a crea forme solide.

– Schița geometrie – reprezintă mai multe tipuri de forme geometrice 2D ca linii, cercuri sau dreptunghiuri care alcătuiesc schița.

– Schița relații geometrice – reprezintă relații geometrice, ca orizontal sau vertical, aplicate geometriei schiței pentru a restrânge mișcările entităților schiței.

– Starea schiței – Fiecare schiță are o stare care stabilește dacă este sau nu gata pentru a fi folosită iar aceasta poate fi în totalitate, sub sau supradefinită.

– Instrumentele schiței – Instrumentele pot fi utilizate pentru modificarea geometriei schiței create. Acestea implică adeseori tăierea sau întinderea entităților.

Extrudarea schiței – Extrudarea folosește schițe 2D pentru a crea forme solide 3D.

Începerea unei schițe noi.

Se poate începe o schiță nouă ori prin click ori alegând Sketch din meniul Insert.

Vor fi afișate într-o orientare Trimetric , toate cele trei planuri implicite.

Orientarea Trimetric este o vedere orientată în care cele trei planuri reciproc perpendiculare (triedrul de reprezentare) apar micșorate inegal.

Solid Works ofera o varietate de unelte pentru crearea profilelor geometrice, următoarele entități fiind disponibile în bara de unelte sketch:

– Line

– Circle

– Centerpoint arc

– Tangent arc

– 3 point arc

– Ellipse

– Partial ellipse

– Parabola

– Spline

– Polygon

– Rectangle

– Parallelogram

– Point

– Centerline

Alinierea rapidă

În timpul creerii unei schițe, pentru a filtra selecția geometriei existente se utilizează opțiunea Quick Snap și când este folosită restricționează selecțiile la opțiunile selectate.

Accesarea poate fi făcută în următoarele moduri:

– Din meniul Tools, se selectează Relations, Quick Snaps;

– Când se adaugă entități, click dreapta și se selectează Quick Snaps din meniul scurt;

– Din bara de instrumente Quick Snaps Tools se alege o opțiune.

Starea unei schițe

Schițele pot fi tot timpul în una din cele trei stări definite, depinzând de relațiile geometrice dintre entități și de dimensiunile care o definesc:

– Subdefinită- schița este definită insuficient dar poate fi folosită pentru a crea operații. Aceasta este bine deoarece de multe ori în etapele inițiale ale procesului de proiectare, nu avem suficiente informații pentru a defini în totalitate schița. Când mai multe informații devin disponibile, definițiile rămase pot fi adăugate ulterior.

Geometria subdefinită dintr-o schiță este albastră -blue.

– Total definită- schița are informații complete, geometria definită în totalitate este neagră. Ca regulă generală o schiță trebuie să fie definită în totalitate.

– Supradefinită- schița are dimensiuni duplicate sau relații geometrice în conflict și nu trebuie folosită până când nu este reparată. Dimensiunile suplimentare și relațiile fără legătură trebuie șterse. Geometria schiței supradefinită este roșie.

4.3.3 Bazele modelării pieselor

Toate debitările, bosajele, extrudările, schițele, planurile create sunt considerate operații (Features)..Operațiile schițate sunt cele bazate pe schițe (Boss, Cut), iar operațiile aplicate sunt cele folosite pe muchii și fețe (racordări, teșiri).

Extrudarea

Una din operațiile folosite pentru executarea unei operații de formare a unui solid este extrudarea. Extrudarea extinde un profil dat de-a lungul unei curbe normală la profil (calea) cu o anumită distanță (adâncimea=depth).

Această deplasare a profilului de-a lungul căii formează un model solid.

Boss

Boss (bosajul) adaugă material modelului și întotdeauna operația inițială va fi un bosaj. După această primă operație se pot adăuga oricâte bosaje pentru a completa desenul. În ceea ce privește baza, toate bosajele încep cu o schiță.

Cut

O tăietură, decupare (Cut) este folosită pentru a îndepărta material de pe model fiind inversă operației Boss. De asemenea, tăietura (decuparea) începe cu o schiță 2D și va îndepărta material prin extrudarea acestui profil 2D.

Acest profil poate fi și rotit sau supus unor alte metode.

Racordarea, rotunjirea

Racordarea (rotunjirea) este o operație aplicată, în general, modelului solid. Atunci când se selectează o muchie sistemul cunoaște natura fețelor adiacente și prin urmare știe dacă trebuie să îndepărteze material (Round) sau să adauge material racordare (Fillet).

4.3.4 Baze pentru desenul de execu|ie

Crearea unui desen nou

Fișierele Drawing (*SLDDRW) sunt fișiere SOLIDWORKS care conțin formate de desen, fiecare format fiind echivalentul unei foi de hârtie de desen.

Make Drawing from Part

Make Drawing from Part folosește piesa curentă și ghidează prin etapele de creare a unui fișier de desen, de alegere a unui format de foaie de desen și de inserare a vederilor inițiale ale piesei în desenul de execuție.

Comanda Make Drawing from Part/Assembly poate fi accesată în câteva moduri:

– de pe bara cu instrumente Standard se face click Make Drawing from Part/Assembly

– click File, Make Drawing from Part.

Crearea desenului de execuție (Drawing)

Se face click pe opțiunea Drawing

Stabilirea vederilor

Sarcina inițială în procesul de realizare a desenului de execuție este de a crea vederile necesare. Dacă se folosește instrumentul Make Drawing from Part, acesta va duce prin etapele de creare a Model View (creare model) și Projected Views (proiecții).

Se selectează numărul de vederi iar ca orientare, căsuțele pentru vederile dorite. Se poziționează cursorul deasupra vederii și se plasează pe format, între vederi existând corespondență automată.

Exemplu copii multiple (pattern)

4.3.5 Generalități despre imitarea formelor

Pattern (imitare-matrici de forme) este comanda cea mai bună de utilizat, atunci când avem de creat copii (obiecte) multiple ale uneia sau mai multor forme. Folosirea imitării este preferabilă altor metode din următoarele motive:

– Refolosirea geometriei – operația inițială sau seed (sursa) este creată doar o singură dată, iar Instances (instanțele) originalului vor fi create și poziționate cu respectarea formei originalului.

– Modificările – datorită relației dintre sursă și instanță, modificările la care este supusă sursa vor fi

transmise automat instanțelor.

– Folosirea Assembly Component Patterns – imitările create la nivel de piesă sunt refolosite la nivel de ansamblu folosind Feature Driven Patterns; imitările pot fi folosite pentru a plasa piese componente sau subansambluri.

– Smart Fasteners – constituie un avantaj în adăugarea automată a elementelor de îmbinare într-un

ansamblu, specific mai ales pentru alezaje.

În SOLIDWORKS sunt disponibile mai multe tipuri de imitări specifice de utilizare pentru fiecare tip de patern.

– Seed (sursa) este geometria care va fi imitată și poate consta în una sau mai multe operații, forme, fețe.

– Pattern Instance (instanța imitată) – este copia sursei creată prin Pattern. Acest tip de copie derivată din sursa originală se va modifica odată cu sursa.

Tipuri de Pattern

Tipurile de Pattern bazate pe sursă și instanță pot fi :

– Liniară (Linear Pattern) cu distribuție unidirecțională egal spațiată

– Liniară (Linear Pattern) cu distribuție bidirecțională egal spațiată;

Liniară (Linear Pattern) cu distribuție bidirecțională Pattern, folosind numai sursa ;

– Circulară (Circular Pattern) cu distribuție circulară, spațiere egală față de centru ;

– Circulară (Circular Pattern) cu distribuție circulară, spațiere egală față de centru, instanțele selectate sunt ascunse sau unghiul mai mic de 360o ;

– Oglindită (Mirror) cu orientare față de un plan secant ; se pot folosi operații selectate sau întregul corp ;

– Tabel condus (Table Driven Pattern) la care aranjamentul este bazat pe un tabel care conține coordonatele

X, Y dintr-un sistem de coordonate ;

– Schiță condusă (Sketch Driven Pattern) la care aranjamentul este bazat pe o schiță care conține puncte de poziționare.

– Curbă condusă (Curve Driven Pattern) la care aranjamentul este bazat pe geometria unei curbe.

– Curbă condusă (Curve Driven Pattern) la care aranjamentul este bazat pe o curbă circulară completă ;

4.3.6 Modelarea ansamblurilor de piese

Opțiunea SolidWorks ASSEMBLY permite construirea de ansambluri complexe din mai multe component sau subansambluri. Numele documentului cu extensia pentru ansambluri este *.sldasm.

Modul de accesare pentru obținerea de ansambluri se face deschizând meniul File cu comanda New care deschide fereastra de dialog din care se alege opțiunea Assembly.

-Proiectarea (Curve Driven Pattern) la care aranjamentul este bazat pe o curbă circulară parțială.

-Proiectarea BOTTOM-UP (dinspre capete)

Este o metodă tradițională conform căreia se crează piese care sunt inserate într-un ansamblu și sunt

împerecheate așa cum cere tema de proiectare.

Metoda este indicată atunci când sunt folosite piese construite anterior, desprinse din ansamblu.

-Proiectarea TOP-DOWN (dinspre vârf).

Este diferită de metoda anterioară, deoarece se începe lucrul cu ansamblul. Se folosește geometria unui component pentru a defini celelalte componente sau pentru a crea îndepărtări de material (CUT) la exterior sau decupări interioare care sunt adăugate numai după ce componentele sunt asamblate. Astfel spus, se poate începe o schiță cu ansamblul, se definesc localizările componentelor cu configurație stabilă, planurile în care se găsesc etc, apoi se proiecteaza componentele în concordanță cu cele definite.

De exemplu, se poate insera un component în ansamblu, apoi se poate construi un component de strângere, bazat pe primul component.

Folosind metoda TOP-DOWN se obține modelarea geometrică de referință, astfel încât se pot controla dimensiunile componentei de strângere prin definirea relațiilor geometrice cu componenta inițială. În acest mod,prin modificarea unei dimensiuni a componentei initiale, se modifică și componenta de strângere.

Crearea unui ansamblu

Un ansamblu poate conține componente proiectate anterior sau care se proiectează în cadrul ansamblului.

Adăugarea unor componente într-un ansamblu

Când se deplasează un component într-un ansamblu, fișierul componentului este legat de fișierul ansamblului.

Componentul apare în ansamblu, însă datele componentului rămân în fișierul sursă al piesei. Orice modificare făcută în fișierul componentului va fi actualizată în ansamblu și invers.

Câteva dintre metodele prin care se adaugă componentele unui ansamblu nou sau existent sunt :

– cu ajutorul meniu-ului ;

– prin tractarea iconului corespunzător componentului în fereastra ansamblului ;

– prin tractarea unui component din arborele Feature Manager în aria grafică (pentru a se adăuga încă un component din alte existente);

– prin influența originii ansamblului (inferența, deducție, implicație, concluzie).

Îndepărtare (ștergerea) unui component dintr-un ansamblu

Se selectează componentul de pe display sau din arborele manager ;

– se apasă tasta DELETE sau se folosește EDIT/DELETE ;

– se selectează YES pentru confirmarea eliminării. Componentele și toate articolele lor dependente

(perechi, schițe, pași în detaliere etc.) sunt indepărtate.

Pentru a fixa un component în arborele Feature Manager se face click-dreapta pe iconul componentului și se selectează FIX.

4.3.7 Animatia CAD. Prezentare generală

Solid Works permite animatia desenului pentru a explica funcția și asamblarea acestuia, precum și modul în care se potrivește cu alte produse similare. Afisarea intr-un videoclip este o modalitate extrem de puternica pentru a comunica în mai multe limbi și între persoane tehnice și non-tehnice.

Instrumentele de animație SOLIDWORKS includ software de animație dezvoltat pentru proiectant / inginer, și nu are nevoie de un animator .Crearea de animație se bazeaza pe animatia cronologica a vederilor care ajuta la explicarea operatiilor de asamblare / demontare.

SOLIDWORKS are controale de mișcare pentru a roti diapozitive și pentru a muta componentele după cum este necesar,pentru ieșire video, frame rate, și alte controale.

Elemente de descriere Autodesk

Autodesk Inventor reprezinta fundamentul conceptului de prototipare digitala (Digital Prototyping) in baza caruia se pot crea modele 3D precise, se poate crea montajul ansamblurilor si analiza functionarea produselor inainte de a fi realizate fizic.

Exemplificare

Linia de produse Autodesk Inventor are in componenta o serie integrata de comenzi pentru modelarea tridimensionala si crearea desenelor de executie si de ansamblu, proiectarea matritelor de injectie, crearea traseelor de tevi, simularea mecanismelor si validarea datelor in format digital in vederea reducerii numarului de prototipuri fizice.

Solutia software Autodesk Inventor ofera utilizatorilor sai posibilitatea de a refolosi datele create in formatul 2D DWG pentru modelarea pieselor 3D, reducand astfel riscul transferarii incorecte a datelor. De asemenea programul pentru gestionare de documente tehnice Autodesk Vault este inclus cu Inventor.

Programul Autodesk Inventor Professional include functionalitati suplimentare, precum proiectarea traseelor de tevi si cabluri, proiectarea matritelor de injectie mase plastice si functii de simulare dinamica si calcul de rezistenta FEA, alcatuind solutia completa pentru prototipare digitala.

Cerinte de sistem:

Sistem recomandat pentru proiectare generala de piese si ansambluri cu pana 1000 de repere:

Microsoft Windows 7 SP1 64-bit (Home Premium, Professional, Ultimate, Enterprise); Windows 8/8.1 64-bit (Pro, Enterprise);

Procesor Intel Pentium 4, AMD Athlon 64 cu tehnologie SSE2, 3 GHz sau mai mult, sau procesor AMD dual-core cu SSE2, 2 GHz sau mai mult, sau Intel Xeon E3 sau Core i7 sau echivalent cu SSE2, 3.0 GHz sau mai mult

8 GB RAM minim (pentru ansambluri cu pana la 500 de piese), 16 GB recomandat

100 GB spatiu disponibil pe hard-disk

Placa grafica compatibila Direct3D 11 sau Direct3D 10 (recomandat Direct3D 11 sau mai nou)

Tipuri de modele realizate pt. masini de sapat gropi/ rotoare cu burghiu pentru sapat -Videoclip

Actionare cu motor hidraulic cu pistoane axialeaxial

Grup redactor in 3 trepte Burghiu

Transmisie cardanica

Transmisie cardanica – 2D Transmisie cardanica-model 3D

Angrenaj cilindric in evolventa-in solidworks

Angrenaj cilindric evolventa-in autodesk inventor

desen 2D primitive 2d extrudare desenare dinti

Cutie de viteze

Etape pozitionare pinioane

Proiectare Angrenaj planetar in solidworks Designing Planetary Gear Drive in SolidWorks https://www.youtube.com/watch?v=Q7-dOJoKs90

Angrenaj reductor

Subansamblu pinion –ax pinion

Ansamblu grup planetar-treapta 1 Ansmblu final grup planetar 3 trepte