Aerospace Sheet Metal

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CAPITOLO I

CATIAAEROSPACE SHEET METAL DESIGNIl tool Aerospace Sheet Metal Design utilizzato per la creazione di modelli solidi di parti in lamiera.

Fig. 1 Sequenza per la selezione del tool Aerospace Sheet MetalIl modulo dellAerospace Sheet Metal un evoluzione dello Sheet Metal, e le features di entrambi sono quasi uguali. Il primo presenza delle operazioni che si effettuano quasi esclusivamente in campo aerospaziale (da cui il nome di Aerospace Sheet Metal). Nelle figure 1 e 2 sono riportate due immagini, la prima il percorso Avvia- Mechanical Design- Aerospace Shett Metal Design, la seconda la schermata di apertura dellAerospace Sheet Metal Design (ASMD), in cui vi lalbero logico e alcune icone attive. Nella Fig. 3 sono riportate le icone dellAerospece Sheet Metal e dello Sheet Metal, che appaiono sulle rispettive schermate di avvio.

Fig. 2 Finestra dapertura di CATIA Fig. 3 : Icone dellAerospece Sheet Metal e dello Sheet Metal

Il primo comando da eseguire quello che permette di definire i parametri di sheet metal , che sono i valori di tickness (spessore) e i raggi di piegatura (figura 4). Successivamente si selezione un piano e si entra nellambiente di lavoro dello sketcher , che permette di creare un disegno bidimensionale.Per semplificare le future operazioni di assemblaggio opportuno definire un sistema cartesiano di riferimento associato al modello solido della part che si vuole creare. Nella figura 5 viene riportato un semplice esempio di sketcher, costituito da un rettangolo (150mm x 80mm), che vincolato al sistema di riferimento cartesiano.

Fig. 4 Finestra di inserimento dei parametri di Sheet Metal

Fig. 5 - Sketch generico vincolato ad un sistema di riferimento triassialeUna volta eseguito lo schizzo, si esce dallambiente dello Sketcher e si ritorna in ambiente 3D. Il comando web , permette di ottenere un modello solido , che una lamiera avente il contorno dello schizzo e spessore uguale a quello definito come Parametro di Sheet metal. In Figura 6a 6b sono mostrate la finestra del comando Web e il risultato del comando.

Fig. 6a Comando web su di uno sketch Fig. 6b Modello 3D finitoUna delle operazioni pi frequenti effettuate su una lamiera nellambito aerospaziale la piegatura. CATIA permette di effettuare tale operazione sul modello 3D appena creato.

E possibile creare diversi tipi di piega, che sono rappresentati dalle seguenti icone:

flangia, con angolo qualsiasi;

orlo;

orlo a goccia;

piega secondo una curva disegnata dallutente.

La feature flange presenta una finestra di dialogo che permette di inserisce tutti i parametri per definire la piega, come la larghezza (width), langolo e il raggio di piegatura, il quale pu essere differente da quello predefinito nei parametri di sheet metal. In Figura 7a mostrata la finestra di dialogo di flange, in cui occorre definire anche la Dorsale, che lo spigolo del modello che sar la linea di piegatura. Se si sceglie lopzione Elemento di relimitazione, la Dorsale rappresenter OML delle piegatura. In Figura 7b viene mostrato il modello solido con la piegatura. Fig. 7a : Inserimento dei parametri di piega Fig. 7b : Modello 3D piegatoPer la piega a geometria qualsiasi occorre prima eseguire uno schizzo su un piano perpendicolare alla Dorsale ( Fig. 7c).

Fig. 7c Geometria qualsiasi con la quale realizzare una piega.

Come si vede in figura 7c si disegnato un profilo qualsiasi, e poi lo si quotato per vincolarlo alloggetto, altrimenti la funzione di piega non avrebbe riconosciuto i vari elementi e le loro propriet geometriche.

A questo punto si effettuata loperazione selezionando la funzione piega, come si vede in fig. 7d, dove c il menu della piega, anche qui di base o relimitata, dove si devono selezionare lo spigolo e la geometria da seguire.

Fig. 7d Menu della piega definita dallutente, a destra lanteprima delloperazione.

Fig. 7e: Esempio di piega a orlo ed a gocciaAltre operazioni che si possono eseguire sono quelle di taglio e foro, per un ulteriore definizione della lamiera. Con la funzione tasca , si genera una sagomatura di spessore qualsiasi a partire da una geometria, profilo, definita dallutente (fig 8a). Con loperazione foro , invece, si esegue un foro circolare (fig 8b).

Fig. 8a Menu della sagomatura.

Fig. 8b Menu del foro.

Un altro importante blocco di comandi quello degli stampings (stampo), utili per creare dei particolari su una lamiera (Fig. 9).

Fig. 9 : Icone degli stampi

Li descriviamo di seguito, nellordine in cui appaiono nel menu, con le loro finestre di dialogo:

foro flangiato: crea un foro con bordi ripiegati, si possono scegliere i parametri da quotare, o i diametri del foro o le dimensioni degli utensili, punzone e stampo;

bordo: crea una scanalatura sulla lamiera seguendo un profilo aperto definito dallutente, si possono definire profondit e raggi di piegatura;

imbutitura circolare: crea una scanalatura circolare sulla lamiera, anche qui si possono quotare o le dimensioni della forma finita o le dimensioni degli utensili, poi si pu quotare la profondit, i raggi e langolo di estrusione;

imbutitura su superficie: scelta una curva chiusa sulla superficie della lamiera, questa operazione crea un incavo nella lamiera della geometria della curva, possibile definire la profondit, i raggi e langolo di estrusione;

sagomatura flangiata: definita una curva chiusa, crea una foro nella lamiera di geometria uguale alla curva, con i bordi ripiegati, possibile definire il raggio di piega della flangia, la sua lunghezza e la sua inclinazione;

costa di irrigidimento: su un elemento flangia o piaga si pu creare una costa di irrigidimento della quale si possono definire la profondit, i raggi di piega e langolo;

imbutitura su curva: a partire da una linea curva aperta, crea un imbutitura sulla lamiera, della quale si possono definire profondit, raggi, larghezza e angolo di imbutitura;

imbutitura definita dallutente: con questa funzione sulla lamiera possibile effettuare unoperazione di stampaggio o imbutitura con la definizione della forma degli utensili, la forma si pu prendere da una libreria di punzoni e matrici standard, o, in alternativa, possibile crearla.

Fig. 10 : Esempi di vari tipi di imbutitura Funzione di raccordo e funzione di smusso

Per la modellazione e la definizione degli spigoli il CATIA presenta due strumenti che consentono la definizione della geometria degli spigoli: raccordo e smusso.

Il primo crea una geometria circolare, di raggio impostato dalloperatore, sullo spigolo raccordando, due lati (fig. 11a).

Il secondo smussa lo spigolo selezionato formando un lato di angolo e lunghezza impostati dalloperatore (fig. 11b).

Fig. 11a Finestra di dialogo per la definizione di raccordo.

Fig. 11b Finestra di dialogo per la definizione di smusso.

Funzione matrice di elementi

possibile definire una matrice di elementi sulla lamiera, il CATIA prevede tre tipi di matrici con vari parametri selezionabili dal menu sottostante.

a) matrice rettangolare: crea una geometria rettangolare nella quale si possono definire le direzioni, le distanze e le ricorrenze degli elementi;b) matrice circolare: crea una matrice circolare nella quale si pu definire il raggio, in numero di ricorrenze e gli angoli tra una ricorrenza e laltra;c) matrice qualsiasi: una ricorrenza determinata dallutente.Proseguiamo ora con la descrizione del tool dellAerospace Sheet Metal che permette di creare un intaglio.

Questa operazione utilizzata quando si vogliono piegare due bordi adiacenti. In questo caso, se non si effettuassero gli intagli, si avrebbero problemi quali cricche o comunque danni di tipo strutturale nel punto di incontro delle Bend Lines; pertanto occorre realizzare un intaglio ad angolo (corner relief), che consiste nellasportare una certa quantit di materiale nel corner, evitando cos linsorgere di cricche che potrebbero essere molto dannose per la struttura. In CATIA questa operazione ottenuta dalla feature corner relief . Prima di eseguire la feature corner relief, occorre aver creato almeno due piegature. La finestra di dialogo di questa feature si apre se la vista corrente quella che mostra lo sviluppo della lamiera (unfold). La finestra di dialogo permetter di scegliere i Riferimenti, la forma geometrica che dovr avere lintaglio (circolare o definita con uno sketch), la misura del raggio, se lintaglio circolare, e il centro del cerchio(Figura 11a). I Riferimenti sono le due pieghe che sono state create, che vengono selezionate premendo il tasto Ctrl. In Figura 11b viene mostrata limmagine del corner relief realizzato con CATIA e unimmagine della vista sviluppata dello stesso.

Fig. 11a : Operazione di corner relief

Fig.11b: Esempio di corner relief fra due bordi piegati di una lamieraAltre importanti funzioni del modulo Aerospace Sheet Metal sono lo Joggle, inginocchiatura, e lo Sviluppo.

La prima crea una geometria piegata, come mostrato in figura 12. Nella finestra di dialogo della funzione (fig. 13) possibile selezionare la superficie da modificare, il piano lungo cui fare la modifica, la profondit e i raggi di piega della geometria.

(a)

(b)

Fig. 12 Esempio di Joggle. (a) pezzo non modificato; (b) pezzo sul quale applicata la funzione di joggle.

Fig. 13 Finestra di dialogo per la definizione di Joggle.

La seconda funzione permette di avere un immediata visualizzazione del prodotto sviluppato su di una superficie, e anche la possibilit di avere in contem