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Guia de ejercicios catia v5 para el diseño a través de ejercicios...

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Capítulo 5

PART DESIGN I (DISEÑO EN 3D)

Capítulo 5 PART DESIGN I (DISEÑO EN 3D)

5.1 Objetivos En este Capítulo se revisará algunas herramientas que se ofrece el módulo Part Design. Se explicará cómo generar sólidos de un modo sencillo. El Capítulo se dividirá en dos partes: generación de formas básicas y modificación de las mismas.

5.2 Fundamentos Teóricos Las formas más utilizadas para modelar sólidos o piezas a partir de las geometrías o perfiles que se crean con el Sketcher son: por extrusión o bien

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por revolución. También se modelaran sólidos a partir de superficies, pero esto lo se verá más adelante, después del Capítulo donde se tratará la generación de superficies. El módulo Part Design ofrece, dentro de Workbench, en las paletas: SketchBased Features y Dress-Up Features, que son las funciones que se explicaran en este Capítulo y que serán utilizadas para generar y modificar sólidos a partir de geometrías planas. Para abrir una sesión de generación de sólidos con el Módulo Part Design, se tienen dos opciones: A partir del menú principal,

, eligiendo el módulo Part Design (ver

Ilustración 145):

Ilustración 145: Menú principal.

O bien abriendo un nuevo documento con una de las dos opciones marcadas en rojo en la Ilustración 146: Y escogiendo el tipo 3D Shape en el cuadro de diálogo que aparece, que se encuentra incluido en la opción Representation (ver Ilustración 147). Ilustración 146: Nuevo documento.

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Ilustración 147: Tipo de documento.

Otra acción importante es activar, como se vio en el tema anterior, las dos paletas de herramientas que contienen las funciones que se van a utilizar; en este caso: Sketch-Based Features y Dress-Up Features

.

5.2.1 Modelado de sólidos a partir de un Sketcher En esta sección se describirán las operaciones que ofrece la paleta de herramientas del Part design: Sketch-Based Features (figuras basadas en geometrías planas). Aplicando las distintas operaciones a los perfiles o geometrías generadas con el Sketcher, se conseguirán figuras que se combinarán para generar los sólidos. Destacar que unas operaciones añaden material y otras lo eliminan. Ahora se pasará a comentar todas los comandos de la barra de herramientas Sketch-Based Features, que se muestra en la Ilustración 148, excepto las dos últimas opciones, que se tratarán en lecciones posteriores (modelado de sólidos por secciones).

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Opciones tipo de PAD

Perfil a extrusionar

Ilustración 148: Definición de una extrusión.

Se puede escoger entre dirección normal al plano o especificar un elemento (Refrence) que defina una dirección

Pad (extrusión). La operación Pad permite utilizar un perfil cerrado y extrusionarlo siguiendo una dirección lineal generando así un bloque sólido. Si se pulsa sobre el icono Pad, asomará una ventana de definición como la que se muestra en la Ilustración 149:

Ilustración 149: Barra de herramientas Sketch-Based Features.

Inicialmente en la ventana surgirá sólo el primer límite, si se pica en More (ubicado donde se ve el botón Less), aparecerá la ventana de la Ilustración 150 y se permitirá también establecer el segundo límite.

Ilustración 150: Ventana definición Pad.

Estos son los distintos tipos de Pad que se pueden crear:

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Dimension: Permite escribir la longitud que se desee (Offset). Up to next: Llega hasta la cara más cercana de un sólido ya existente. Up to Last: Llega hasta la cara más lejana de un sólido ya existente. Up to Plane: Llega hasta un plano determinado, que habrá que elegir, que será el límite. Up to Surface: Llega hasta una superficie determinada que será el límite.

Pocket (vaciado por extrusión). Esta operación tiene las mismas características que Pad, pero se utiliza para eliminar el material resultante del interior del sólido sobre el que se ejecute. Si se pica sobre el icono Pocket, se obtendrá una ventana de definición muy similar a la de la operación anterior, por lo cual no se repetirá aquí. Se muestra un ejemplo de vaciado, mediante la Ilustración 151:

Ilustración 151: Vaciado por extrusión.

Si en la ventana de definición de Pocket se elige la opción Revers Side, el material eliminado será el que se encuentra hacia afuera del perfil cerrado creado para el vaciado.

Shaft (revolución). La operación Shaft genera sólidos por revolución. Para ello, hará falta un perfil, previamente creado con el Sketcher y un eje de revolución. El perfil debe ser cerrado, o cerrarse mediante el eje de revolución.

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El eje se puede dibujar en el propio Sketcher como un elemento de construcción, o bien puede ser el borde de un sólido ya existente. NOTA: El eje de revolución y el perfil deben ser coplanarios. La ventana de definición, que aparece cuando se pulsa sobre el icono Shaft, es la que se muestra en la Ilustración 152: Definición de los ángulos de rotación en direcció positiva o negativa a partir del plano del perfil

Especificación del perfil a extrusionar. Se puede modificar con el botón Sketch, o pulsando botón derecho del ratón sobre el campo del Sketch.

Selección del eje de rotación

Ilustración 152: Definición de extrusión por revolución.

A continuación se expone un sencillo ejemplo de esta operación (ver Ilustración 153):

OK

Ilustración 153: Ejemplo de protusión por revolución.

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En CATIA v6 se ha añadido la posibilidad de darle espesor al sólido a crear. Esto es con respecto al CATIA v5 del manual anterior, ya que estas opciones se encontraban el CATIA v5r19. Si se pica sobre Thick Profile, aparecen los campos Thickness1 y Thickness2 . Se observa que el campo de Thickness1 da el valor del espesor hacia dentro del perfil cerrado y el de Thickness2 de el valor del espesor hacia fuera del perfil cerrado.

Groove (Vaciado por revolución). Al igual que Pocket tiene las mismas características del Pad; Groove tiene las mismas que Shaft; pero en este caso de vaciado por revolución. En esta operación, la ventana de definición es similar a la del Shaft, se ilustra esta función a través del vaciado del sólido creado en el ejemplo anterior, según se muestra en la Ilustración 154. Previamente, se ha creado el perfil que deseado y después se ha seleccionado el eje (en este caso el mismo eje que se utiliza para generar el sólido), se acepta con OK.

Ilustración 154: Ejemplo de vaciado por revolución.

NOTA: en la Ilustración 154, la figura con el vaciado tiene un corte hecho por la mitad para poder observar con claridad el vaciado.

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Si en la ventana de definición de Groove se elige la opción Revers Side, el material eliminado será el que se encuentra hacia afuera del perfil cerrado creado para el vaciado. En el vaciado por revolución en CATIA v6 también se ha añadido la posibilidad de darle espesor, al igual que en protusión por revolución, si se compara con el CATIA v5 explicado en el manual anterior, ya existía en CATIA v5r19.

Hole (Generación de Agujeros). Esta operación crea un agujero y elimina el material resultante del sólido (se está ante otra operación de vaciado). La ventana de definición que aparece cuando se selecciona la opción Hole es la que se muestra en la Ilustración 155:

Ilustración 155: Definición de un agujero.

Existen tres pestañas: Extensión, Tipo y Definición de roscado. Se explicará la utilidad de cada una de ellas y las opciones que ofrecen:  Extensión: Para cualquiera que sea el tipo de agujero que se vaya a elegir, será necesario definir el diámetro y los límites del mismo. La ventana que aparece cuando se selecciona la pestaña Extensión es la que se puede ver en la Ilustración 156. Se tienen cinco opciones diferentes para fijar la longitud del agujero:

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Blind (ciego): Nos permite elegir la profundidad que queremos rellenando el campo Depth Up to Next: El agujero llega hasta la cara más próxima del sólido donde se genera. Up to Last: El agujero llega hasta la cara más lejana del sólido donde se genera. Up to Plane: El agujero llega hasta el plano que especifiquemos en el campo Limit Up to Surface: El agujero llega hasta la superficie que especifiquemos en el campo Limit Ilustración 156: Tipo de extensión.

En esta ventana también se ofrece la opción de configurar la dirección del agujero dentro de la superficie, bien perpendicular a la superficie del sólido que lo contendrá, o bien eligiendo la dirección de un elemento anteriormente creado. El campo Bottom (fondo) para un agujero ciego (blind), para un final plano (flat), o en ángulo (V-Bottom), especificando el valor en el campo “angle”.  Tipo: Se muestran las distintas opciones que se presentan de agujeros estándar y los parámetros a especificar en cada caso.

SIMPLE

TAPARED

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COUNTERBORED

COUNTERSUNK

COUNTERDRILLED

NOTA: Cuando se selecciona una cara o una superficie del sólido donde se quiere generar un agujero, CATIA crea automáticamente un punto en un Sketch dentro de un plano tangente a la superficie. Sin embargo, este plano no está asociado a la superficie, por lo que es muy importante seleccionar el punto de la superficie dónde generar el agujero. Si se pica en el campo “Positionning Sketch”, se edita el Sketch y se selecciona el punto deseado.

 Definición de roscado: Para la creación de taladros roscados, en la ventana de la Ilustración 157, se selecciona el tipo de rosca.

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Ilustración 157: Definición de roscado.

En primer lugar, si se quiere generar la rosca habrá que asegurarse que la opción “Threaded” (roscado) esté encendida. Seguidamente, se escogen roscas estándar (métricas), o no. La opción “No Standard” permite rellenar todos los campos de definición del tipo de rosca. Si se elige alguna de las opciones estándar, los campos se rellenarán automáticamente, siguiendo la métrica seleccionada. En CATIA vienen por defecto las roscas tipo AFNOR (que obedecen a la norma E03-051-1982), aunque se tiene la opción de añadir y eliminar otros Standards.

Rib (modelado de sólidos por trayectorias). La operación Rib usa el Sketch para definir un perfil plano y, utiliza otra curva generada con el Sketcher para determinar la trayectoria que ese perfil debe seguir (puede ser cualquier curva). Se va a ilustrar esta operación a través de un sencillo ejemplo, el que se muestra en la Ilustración 158:

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Paso 1: creación del perfil del sólido

Paso 2: creación de la trayectoria a seguir

Paso 3: rellenar campos en la ventana de definición

Paso 4: se pulsa OK y se tiene el sólido resultante

Ilustración 158: Creación de un sólido por trayectoria

Las opciones de Control del perfil, “Profile Control”, sirven para definir la orientación que debe seguir el perfil a lo largo de la trayectoria. La opción de Thick Profile , sirve para crear el sólido con un cierto espesor. Para el ejemplo anterior y poniendo un espesor de 4mm, se obtiene

el

resultado

de

la Ilustración 159: Sólido con espesor.

Ilustración 159:

Se observa que el campo de Thickness1 da el valor del espesor hacia dentro del perfil cerrado y el de Thickness2 de el valor del espesor hacia fuera del perfil cerrado. La opción de crear el sólido con espesor ya se encontraba en

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CATIA v5r19, pero si se compara con el explicado en el manual anterior, sería una novedad de CATIA v6.

Slot “Ranura” (Vaciado por trayectorias). Esta operación tiene las mismas características que la anterior, pero se usa cuando se desea eliminar el material resultante del interior del sólido sobre el que se ejecute. De la misma forma que en Rib, se necesita un perfil y una trayectoria a seguir. Esta operación es utilizada para generar ranuras en los sólidos, se observa un ejemplo muy simple en la Ilustración 160:

Ilustración 160: Creación de un vaciado por trayectoria.

En esta operación también se ha añadido para CATIA v6 la posibilidad de crear el vaciado con espesores, claro está, si se compara con la versión 5 explicada en el manual anterior, ya que en CATIA v5r19 ya se podía usar esta opción. Un ejemplo para mostrarlo es que se observa en la Ilustración 161, en la que se le ha dado al vaciado un espesor de 1mm, hacia el interior del del perfil cerrado que genera el vaciado. Los campos de Thickness1 y Thickness2, tienen el mismo significado que en el caso anterior.

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Ilustración 161: Vaciado por trayectoria con espesor.

Solid combine (combinación de sólidos): esta herramienta, que es nueva en CATIA v6, si se compara con el CATIA v5 del manual anterior, genera un sólido por extrusión de la intersección por dos perfiles abiertos o cerrados. Ambos perfiles no podrán ser paralelos entre si. Se verá un ejemplo en el que creará un cilindro. Para ello se dibujará un círculo en el plano YZ y un rectángulo en el plano XY. Los dos perfiles se tienen que cruzar. El primer perfil elegido será el del sólido a crear. El segundo marcará las dimensiones de la extrusión. Como en el ejemplo, el círculo sobrepasa al rectángulo, se generará un sólido como el de la Ilustración 162.

Ilustración 162: Creación de sólido por cruce de perfiles.

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En el menú desplegable de la operación anterior,

, se encuentra otra

herramienta que se pasará a explicar a continuación.

Stiffener (nervado de piezas). Esta operación permite realizar refuerzos, nervios, de forma automática en las piezas modeladas. Basta con que se genere el borde exterior del nervio a través de un Sketcher, y CATIA encontrará los bordes de la pieza que se desea reforzar. Funciona por extrusión en las tres direcciones, hacia ambos lados y hacia la pieza. Se entenderá mejor con un ejemplo:

Dada la pieza de la Ilustración 163, se reforzará utilizando la función Stiffener:

Ilustración 163: Sólido a nervar.

Se escoge un plano intermedio de la pieza y se traza una línea que será el borde exterior del nervio, no hace falta cerrarla con la pieza (ver Ilustración 164). Ilustración 164: Perfil del nervio.

A continuación se vuelve al módulo Part pulsando el botón

y se hace clic

sobre el icono Stiffener, surgirá la pantalla de definición y una propuesta de refuerzo que ofrece CATIA, se rellena el campo de espesor, como se ve en la Ilustración 165. Se acepta con OK.

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Ilustración 165: Definición del nervio y sólido con nervio.

En la ventana de definición del nervio de la Ilustración 165, se puede observar la opción de marcar Neutral Fiber, esto indica cómo se va a crear el nervio. Si esta marcada, se generará simétricamente desde la línea del borde exterior del nervio, sino, CATIA usará esa línea para crear el nervio a su izquierda o derecha. Si se quiere que se genere en la dirección contraria que sale por defecto, habrá que pulsar el botón Reverse direction.

5.2.2 Modificación de modelos sólidos. Operaciones especiales Generado el modelo, se verán una serie de operaciones, recogidas en la paleta de herramientas Dress-Up Features (Ilustración 166), que permitirán modificar las piezas, adaptándolas lo más fielmente posible a la apariencia final deseada.

Ilustración 166: Barra de herramientas Dress-Up Features.

Thread: Esta operación consiste en mecanizar una rosca en un agujero o elemento cilíndrico ya generado (macho), se analizó en el ap artado Hole.

Submenú Fillets (Redondeos).

A través de estas operaciones se pueden redondear las aristas de los modelos sólidos, tanto las exteriores como las interiores. Se llama redondeos a las 121

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superficies curvas que suavizan una arista exterior, y a los empalmes o superficies curvas de transición entre dos superficies adyacentes que se unen en una arista interior. Cuando se aplique cada una de las operaciones de redondeo, el programa determinará automáticamente que tipo de redondeo se necesita, una vez seleccionada la arista a redondear. Las cinco opciones de redondeo que ofrece CATIA v6 son:

Edge Fillet (redondeo de aristas): Con esta operación, la más utilizada, se redondearán las aristas. Se puede ver la ventana de definición en la Ilustración 167:

Ilustración 167: Definición del redondeo.

Si se selecciona la opción de Propagación Tangencial, el redondeo se extenderá desde la arista señalada por todas las tangentes a la misma; si se elige Mínima Propagación, redondeará exclusivamente la seleccionada. En la opción Conic parameter, permite que el redondeo se haga con mayor o menor curvatura. Hay que introducir un valor de 0 a 1 (ambos no incluidos), donde los valores cercanos a 1 son los que generan mayor curvatura. Este parámetro es nuevo en CATIA v6, comparado con el CATIA v5 del manual anterior, ya que en CATIA v5r19 ya se encontraba. El campo Edge to Keep permite seleccionar aristas que se quiere que se mantengan tal como están en el modelo, para así evitar modificar otra no deseada. Por último en el campo Elemento Límite, se podrá seleccionar un elemento y una dirección a partir de la cual se inicie el redondeo. En la Ilustración 168 se verá un ejemplo para redondear aristas exteriores y en la Ilustración 169, se verá cómo redondear aristas interiores. Ambos ejemplos se realizan con el mismo sólido.

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Ilustración 168: Creación de redondeo de aristas exteriores por selección de una superficie.

Ilustración 169: Creación de redondeo de aristas interiores.

Variable Radius Fillet (Redondeo de aristas con radio variable): Esta opción ejecuta el redondeo variando el radio a lo largo de la arista. Se ofrecen dos nuevas posibilidades en la ventana que aparece, una es seleccionar algunos puntos a lo largo de la arista para poder asignar en cada uno de ellos un radio diferente y otra es elegir la variación que se quiere que siga la curva entre dos

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de los puntos, linear o cúbica. Se mostrará con un sencillo ejemplo (ver ilustración 170):

Ilustración 170: Redondeo de aristas con radio variable.

Chordal Fillet (Redondeo de aristas con cuerda variable): Esta opción, novedad de CATIA v6 con respecto al CATIA v5 del manual anterior (existía en CATIA v5r19), es parecida a la anterior, pero en vez de variar el radio, lo que varía es la longitud de la cuerda del radio del redondeo, como se puede observar en la I...