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Ing. RAUL TERAN
DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADOR
INTRODUCCIÓN
QUE ES EL DISEÑO??
QUE ES EL DISEÑO??
QUE ES EL DISEÑO??
QUE ES EL DISEÑO??
QUE ES EL DISEÑO??
El diseño es una actividad que se proyecta hacia la solución de problemas planteados
por el ser humano en su adaptación al medio que lo rodea, para la satisfacción de
sus necesidades o deseos, para lo cual utiliza recursos como la tecnología
CAD/CAE/CAM
DISEÑO EN INGENIERIA
SISTEMAS DE DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADOR
CAD (Computer Aided Design): Diseño asistido por computador.
CAE (Computer Aided Engineering): Ingeniería asistida porcomputador.
CAM (Computer Aided Manufacturing): Manufactura asistida porcomputador.
CIM (Computer Integrated Manufacturing) Manufactura integradapor computador.
FEA (Finite Element Analysis): Análisis por elementos finitos.
POR SUS SIGLAS SE DIVIDEN EN:
CAD (Computer Aided Design)
DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADOR.
DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADOR - CAD
DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADOR - CAD
Se trata básicamente de una base de datos de entidadesgeométricas (puntos, líneas, arcos, etc) con la que se puede operara través de una interfaz gráfica.
Permite diseñar en dos o tres dimensiones mediante geometríaalámbrica, esto es, puntos, líneas, arcos, splines (curva definida atrozos mediante polinomios); superficies y sólidos para obtener unmodelo numérico de un objeto o conjunto de ellos.
La base de datos asocia a cada entidad una serie de propiedadescomo color, capa, estilo de línea, nombre, definición geométrica,etc., que permiten manejar la información de forma lógica.
DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADOR - CAD
DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADOR - CAD
Además pueden asociarse a las entidades ó conjuntos de estas, otro tipo de propiedades como el coste, material, etc., que permiten enlazar el CAD a los sistemas de gestión y producción.
De los modelos pueden obtenerse planos con cotas y anotaciones para generar la documentación técnica.
El Diseño Asistido por Computadora, es una técnica que puede definirse como:
"EL PROCESO DE AUTOMATIZACIÓN DEL DISEÑO QUE EMPLEA TÉCNICAS DE GRÁFICOS INFORMÁTICOS JUNTO CON PROGRAMAS
DE CÁLCULO Y DOCUMENTACIÓN DEL PRODUCTO".
DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADOR - CAD
DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADOR - CAD
CAD ANALITICO
CAD ANALITICO
Que usa procedimientosanalíticos para definir suslimites ó acciones.
Los programas del tipo CADanalíticos, surgierondespués de los primerosmétodos gráficos por lanecesidad de cuantificar ypermitir evaluar losresultados de las variablesque involucra el diseñoestructural.
CAD ANALITICO
En los CAD’s analíticos eldibujo ó trazado permaneceen la memoria de lacomputadora como una seriede relaciones de puntos-coordenadas, sentido ydirección en programasvectoriales ó como un grupode pixeles, en programas derenderizado y tratamiento deimágenes.
CAD ANALITICO
Cada elemento del dibujo ótrazado es definido por suscoordenadas espaciales (x, y,z) mediante el uso decomplejos procedimientosanalíticos matemáticos(calculo vectorial, integral,diferencial, algebraico), en loscuales toda la información semaneja de forma Lógica-Analítica.
CAD ANALITICO
CAD PARAMETRICO
CAD PARAMETRICO
Que usa parámetros para definirsus límites ó acciones. Unprograma paramétrico de CADdifiere básicamente decualquier otro tradicional, en unaspecto clave.
En un programa paramétrico lainformación visual es parte dela información disponible en elbanco de datos, o sea, unarepresentación de lainformación como un objeto, enla memoria de la computadora.
CAD PARAMETRICO
Cada elemento del dibujo(paredes, puertas,ventanas, etc.) es tratadocomo un "objeto", que noes definido únicamente porsus coordenadasespaciales (x, y, z), si noque también por susparámetros, sean estosgráficos ó funcionales.
CAD PARAMETRICO
Los bancos de datos relacionalesde los objetos son interligadospermitiendo que cualquier cambioocurrido en una especificación,modifique el dibujo en uno ó todoel articulado.
Como esos bancos de datospueden incluir informacioneseconómicas y financieras, ellosson descritos como 5D verdaderosdonde existen las 3 dimensionesespaciales, la cuarta sería eltiempo y la quinta incluiría loscostos.
CAD PARAMETRICO
En la actualidad el CAD paramétrico ha substituido, casi porcompleto, a las técnicas clásicas de diseño en tres dimensionesmediante el modelado de sólidos y superficies, y se haconvertido en un conocimiento imprescindible para cualquierprofesional de la ingeniería.
CAD PARAMETRICO
CAE (Computer Aided Engineering) INGENIERÍA ASISTIDA POR COMPUTADOR
INGENIERÍA ASISTIDA POR COMPUTADOR - CAE
Es el uso de software computacional para simular desempeñoy así poder hacer mejoras a los diseños de productos o bienapoyar a la resolución de problemas de ingeniería para unaamplia gama de industrias.
Esto incluye la simulación, validación y optimización deproductos, procesos y herramientas de manufactura.
Un proceso típico de CAE incluyen pasos de pre-procesado,solución y post-procesado.
En la fase de pre-procesado, los ingenieros modelan lageometría y las propiedades físicas del diseño, así como elambiente en forma de cargas y restricciones aplicadas
INGENIERÍA ASISTIDA POR COMPUTADOR - CAE
En la fase de post-procesado, los resultados sepresentan al ingeniero parasu revisión.
Las aplicaciones CAEsoportar una gran variedadde disciplinas y fenómenosde la ingeniería incluyendo:
Análisis de estrés y dinámica de componentes y ensambles utilizando el análisis de elementos finitos (FEA)
INGENIERÍA ASISTIDA POR COMPUTADOR - CAE
Análisis Termal y de fluidos utilizando dinámica de fluidoscomputacional (CFD)
INGENIERÍA ASISTIDA POR COMPUTADOR - CAE
Análisis de Cinemática y de dinámica de mecanismos(Dinámica multi-cuerpos)
INGENIERÍA ASISTIDA POR COMPUTADOR - CAE
Simulación mecánica de eventos (MES)
INGENIERÍA ASISTIDA POR COMPUTADOR - CAE
Optimización del proceso del producto
INGENIERÍA ASISTIDA POR COMPUTADOR - CAE
CAM (Computer Aided Manufacturing)
MANUFACTURA ASISTIDA POR COMPUTADOR.
MANUFACTURA ASISTIDA POR COMPUTADORA - CAM
Comúnmente se refiereal uso de aplicaciones desoftware computacionalde control numérico (NC)para crear instruccionesdetalladas (G-code) queconducen las máquinasde herramientas paramanufactura de partescontroladasnuméricamente porcomputadora (CNC).
MANUFACTURA ASISTIDA POR COMPUTADORA - CAM
Una definición más amplia deCAM puede incluir el uso deaplicaciones computacionalespara definir planes demanufactura para el diseño deherramientas, diseño asistidopor computadora (CAD) para lapreparación de modelos,programación NC, programaciónde la inspección de la máquinade medición (CMM), simulaciónde máquinas de herramientas opost-procesamiento.
MANUFACTURA ASISTIDA POR COMPUTADORA - CAM
Los fabricantes de diferentesindustrias dependen de lascapacidades de CAM paraproducir partes de altacalidad.
El plan es entonces ejecutadoen un ambiente deproducción, como controlnumérico directo (DNC),administración deherramientas, maquinadoCNC, o ejecución de CCM.
CIM (Computer Integrated Manufacturing)
MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADOR
.
MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADOR - CIM
MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADOR - CIM
Bajo el nombre deCIM se engloba a unconjunto deaplicacionesinformáticas cuyoobjetivo esautomatizar lasdiferentesactividades de unaempresa industrial,desde el diseño deproductos hasta suentrega al cliente yposterior servicio.
MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADOR - CIM
El objetivo de lossistemas CIM es tratarde integrar las distintasáreas funcionales de unaorganización productorade bienes a través deflujos de materiales einformación, mediante laautomatización ycoordinación de susdistintas actividades,utilizando el soporte deplataformas de“hardware”, “software” ycomunicación
MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADOR - CIM
BENEFICIO DESCRIPCIÓN
FLEXIBILIDADCapacidad de responder más rápidamente a cambios en los requerimientos de volumen o composición
CALIDADResultante de la inspección automática y mayor consistencia en la manufactura
TIEMPO PERDIDO
Reducciones importantes resultantes de la eficiencia en la integración de información
BENEFICIO DESCRIPCIÓN
INVENTARIOSReducción de inventario en proceso y de stock de piezas terminadas, debido a la reducción de pérdidas de tiempo y el acceso oportuno a información precisa
CONTROL GERENCIAL
Reducción de control como resultado de la accesibilidad a la información y la implementación de sistemas computacionales de decisión sobre factores de producción
ESPACIO FÍSICO
Reducciones como resultado de incremento de la eficiencia en la distribución y la integración de operaciones
OPCIONESPreviene riesgos de obsolescencia, manteniendo la opción de explotar nueva tecnología
MANUFACTURA INTEGRADA POR COMPUTADOR - CIM
FEA (Finite Element Analysis): ANÁLISIS POR ELEMENTOS FINITOS.
ANALISIS POR ELEMENTOS FINITOS - FEA
ANALISIS POR ELEMENTOS FINITOS - FEA
Es el modelado de productos ysistemas en un entorno virtual,con el propósito de encontrar yresolver potenciales (oactuales) problemasestructurales o de rendimiento.
FEA es la aplicación prácticadel método de elementosfinitos (FEM), que es utilizadopor ingenieros y científicosparar matemáticamentemodelar y resolvernuméricamente problemas decomplejas estructuras, fluidos yde multifísica.
ANALISIS POR ELEMENTOS FINITOS - FEA
El software FEA puede serutilizado en una amplia gamade industrias, pero es máscomúnmente utilizado en lasindustrias aeronáutica,biomecánica y deautomoción.
Uno de los modelos deelementos finitos (FE) cuentacon un sistema de puntos,llamados "nodos", queconstituyen la forma deldiseño.
ANALISIS POR ELEMENTOS FINITOS - FEA
Conectados a estos nodos estánlos mismos elementos finitosque forman la malla deelementos finitos y contienen elmaterial y las propiedadesestructurales del modelo, ladefinición de cómo va areaccionar a ciertascondiciones.
La densidad de la malla de loselementos finitos puede variara través del material, enfunción del cambio esperado enlos niveles de estrés de un áreaen particular.
ANALISIS POR ELEMENTOS FINITOS - FEA
Partes que experimentangrandes cambios en stresspor lo general requieren unadensidad de mallasuperiores a los que laexperiencia de variaciónsupone poco o ningúnesfuerzo.
Los puntos de interéspueden incluir los puntos defractura del materialpreviamente probado,filetes, esquinas, detallescomplejos, y áreas de altoestrés.
ANALISIS POR ELEMENTOS FINITOS - FEA
Cada combinación demodelos requiere unadiversa gama depropiedades que sedefinen como:
Áreas de la sección
Momentos de inercia
Torsión constante
Espesor de la chapa
Resistencia a la flexión
Corte transversal
TIPOS DE SOFTWARE CAD
AUTODESK INVENTOR
SOLID EDGE
PRO ENGINEER
CATIA
RHINOCEROS
SOLIDWORKS
PROCESO DE DISEÑO DE INGENIERIA
El diseño en ingeniería es elproceso de concebir ideasen el desarrollo de lasolución de un problematecnológico, para lo cualusa conocimientos,recursos y productosexistentes para satisfaceruna necesidad o resolver unproblema, el diseño puededividirse en dos grandescategorías:
diseño de productos
diseño de sistemas o procesos.
EL TERMINO DISEÑO
A medida que se desarrolla eldiseño de un producto oproceso, el equipo de diseñoaplica principios de ingeniería,toma en cuenta lasrestricciones de presupuesto,funcionalidad, legales,psicológicos y sociales para locual requiere información deáreas como las necesidadesdel cliente, materiales,capital, energía,requerimientos de tiempo,habilidades humanas, etc.
EL TERMINO DISEÑO
Las gráficas sonimportantes en elproceso de diseño, seutiliza para visualizarsoluciones posibles ydocumentar las ideas,incluyen el dibujo delas piezas, curvaturas,descripciones decolor, información conrespecto al logotipo,colocación deilustraciones deinstrucciones defabricación, etc.
EL TERMINO DISEÑO
El diseño de un objeto deberealizarse respetando normasnacionales e internacionalescomo:
ANSI (American Nacional Standards Institute),
ASME (American Society of Mechanical Engineers,
ISO (InternacionalStandards Organization),
EL TERMINO DISEÑO
El modelado es elproceso derepresentación de ideasabstractas, palabras yformas a través delempleo ordenado detexto e imágenessimplificadas con elobjeto de generar unprototipo digital ycomunicar documentar,analizar y visualizar elproceso de diseño.
EL PROCESO DE DISEÑO
Los modelostridimensionalesparamétricos creadosen un sistema de CADson:
Modelo de alambre“wireframe”(informacióngeométrica deentrada, usada parala representación delos vértices y aristas).
EL PROCESO DE DISEÑO
De superficie(visualización y trabajossuperficiales, usados encontrol numérico).
Sólidos (análisis deingeniería, se le asignanpropiedades, son usadosen el análisis conelementos finitos).
EL TERMINO DISEÑO
El modelo debe representar lomejor posible la realidad, yluego aplicar métodosmatemáticos para darle laforma y disposición adecuadapara poder obtener resultadosnuméricos.
El diseñador debe determinarsi el modelo de computadorasatisface o no el criterio dediseño, y debe ser capaz deleer el dibujo, comprender suforma, tamaño e informaciónrelativa a su fabricación.
EL PROCESO DE DISEÑO
PROCESO DE REFINAMIENTO
ACOTACIÓN
La acotación en dibujo lineal es el proceso de anotar, mediantelíneas, cifras, signos y símbolos, las medidas de un objeto.
En general se dice que una pieza está bienacotada cuando, utilizando la menorcantidad de cotas y anotaciones, éstas sonsuficientes y adecuadas para la fabricaciónde dicha pieza.
DEFINICIÓN
1. Líneas de cota: Son líneas paralelas a la superficie de la pieza objeto de medición.2. Cifras de cota: Es un número que indica la magnitud. Se sitúa centrada en la línea
de cota. Podrá colocarse en medio de la línea de cota interrumpiendo ésta o sobre la misma, pero en un mismo dibujo se seguirá solamente un criterio.
3. Símbolo de final de cota: Las líneas de cota serán terminadas en sus extremos por un símbolo que podrá ser una punta de flecha, un pequeño trazo oblicuo a 45º o un pequeño círculo.
ELEMENTOS DE ACOTACIÓN
59
Línea de cota Flechas CotaLíneas auxiliares de cota
7 mmLa línea de cota estará separada como mínimo de la arista 7 mm.
2 mm
Las líneas auxiliares de cota sobresaldrán de la línea de cota 2 mm.
PROPORCIÓN DE LAS FLECHAS DE COTA: 1 a 4
POSICIÓN DE LA CIFRA DE COTA
30
75
50
25
Además de centrada, la cifra secolocará encima de la línea de cotade forma que se lea de izquierda aderecha.
Todas las cotas paralelas debenleerse en la misma dirección
SÍMBOLOS QUE PUEDEN PRECEDER A LAS CIFRAS DE COTA
RSRS
Diámetro
Cuadrado
Radio
Radio de esfera
Diámetro de esfera
150
420
640
en paraleloTIPOS DE ACOTACIÓN
150 270 220
en serieTIPOS DE ACOTACIÓN
150 420 640
Mediante cotas superpuestasTIPOS DE ACOTACIÓN
30
75
50
25
30 4530
1. Una cota sólo se indicará una sola vez en el dibujo.
2. No debe omitirse ninguna cota.
3. La posición de las cotas se hará sobre las vistas que con más claridad representen la dimensión acotada.
4. Todas las unidades de las cotas serán las mismas.
5. Las cotas se situarán por el exterior de la pieza. Si es imprescindible, se admitirá situarlas en el interior siempre que no se pierda claridad en el dibujo.
6. Las cotas se distribuirán teniendo en cuenta criterios de orden, claridad y estética.
7. En general las acotaciones deben ser de lectura y medida directas y se empleara muy poco en lo posible la obtención de acotaciones por suma o diferencias de otras.
8. Utilizando secciones deben evitarse acotaciones de aristas ocultas.
NORMAS DE ACOTACIÓN
ACOTACIÓN DE ARISTAS
Las líneas de cota no pueden coincidir con las aristas,ni ser continuación de ellas, ni situarse sobre los ejes.
Las líneas de acotación no se cruzan entre sí ni con ninguna otra línea.
ACOTACIÓN DE ARISTAS
ACOTACIÓN DE ARISTAS
Las líneas de acotación no se cruzan entre si ni con ninguna otra línea.Para evitarlo en la acotación en paralelo, colocaremos las cotas mayores más alejadas y las menores más cerca de la figura
ACOTACIÓN DE ARISTAS
En la acotación en serie, las líneas de acotación se colocan alineadas.
45
ACOTACIÓN DE ARISTAS
Si las flechas quedan muy juntas, se sacan fuera de las líneas auxiliares.Si la cifra de cota tiene poco espacio, se colocará fuera a la derecha.
45
156 5035
ACOTACIÓN DE ARISTAS
Si las flechas no se pueden sacar fuera, se sustituyen por un punto.Y si la cifra no cabe, se sacará con una línea de referencia manteniendo su dirección.
35
30
ACOTACIÓN DE DIÁMETROS
Las circunferencias y los arcos mayores de 180º se acotan con su diámetro.Las líneas de cota no pueden coincidir con los ejes de simetría.Si se acotan distintos diámetros, las líneas de cota se colocarán en diferentes ángulos
25ONo se pueden acotar más de doscircunferencias concéntricas en unamisma vista. El resto debe acotarse enotra vista.
ACOTACIÓN DE DIÁMETROS
Se añadirá el símbolo del diámetrocuando no sea evidente que estamosacotando una circunferencia.
Los arcos menores o iguales a 180º se acotarán con su radio.
La flecha y la cifra de cota irán por fuera si hubiera poco espacio.
Al centro del arco colocaremos la cifra de cota y el símbolo de radio “R”. La línea llevará la misma dirección que si fuera un radio.
ACOTACIÓN DE DIÁMETROS
ACOTACIÓN DE DIÁMETROS
La forma correcta de acotar un círculo o trazado curvo es dando las coordenadas de su centro y su diámetro o radio.
25 404535
20O
Utilizando cortes deben evitarse acotaciones de aristas ocultas.
CORTES
60O
20O
60O
Se denomina sección a la intersección del plano de corte con la pieza (lasuperficie indicada de color rojo ), como puede apreciarse cuando serepresenta una sección, a diferencia de un corte, no se representa elresto de la pieza que queda detrás de la misma. Siempre que seaposible, se preferirá representar la sección, ya que resulta más clara ysencilla su representación.
Las secciones se utilizaran para elementos macizos que no aparezcan en las
vistas en corte
Se podrá no dibujar la traza, cuando el plano de corte coincida con un planode simetría y no se produzca confusión
en la interpretación del dibujo.
Se podrá no dibujar la traza, cuando el plano de corte coincida con un planode simetría y no se produzca confusión
en la interpretación del dibujo.
No se dibujara como aristas loscambio de dirección de la traza
