Programy CAD Modelowanie geometryczne

Programy CAD Modelowanie geometryczne

Komputerowo wspomagane projektowanie CAD Narzędzia i techniki wspomagające prace w zakresie: projektowania, modelowania geometrycznego, obliczeniowej analizy FEM, tworzenia i opracowywania dokumentacji konstrukcyjnej, w tym struktury produktu i list kompletacyjnych, opracowywania dokumentacji technologicznej przeznaczonej do obróbki na konwencjonalnych obrabiarkach. 2

Dokumentacja Wyrób nowy Wyrób modernizowany Kształtowanie geometrii Koncepcja Minimalne lub brak Rodzaj projektu Faza projektowania czynności Wykorzystanie technik CAD Rozpoznanie potrzeby Marketing Opracowanie listy wymagań Zastosowanie technik CAD Brak Opracowanie wariantów koncepcyjnych Uporządkowanie struktury funkcjonalnej Ocena koncepcji rozwiązań Kształtowanie wstępne 3d Przyjęcie warunków wstępnych Modelowanie Obliczenia optymalizacyjne Obliczenia sprawdzające Kształtowanie końcowe Tworzenie listy elementów 3d 3d 3d 3d 2d/3d 2d/3d Tworzenie rysunków złożeniowych i wykonawczych Eksport do systemów CAM 2d/3d 3d 3

Otoczenie informacyjne CAD Obliczenia wytrzymałościowe Koncepcja Inne analizy Optymalizacja Modelowanie cyfrowe CAD Multimedialna prezentacja produktu Sporządzenie dokumentacji Wirtualna obróbka Wytwarzanie 4

Zakres CAD Komputerowe odwzorowanie konstrukcji Modelowanie geometryczne numeryczne/cyfrowe, parametryczne Dokumentacja rysunkowa z modeli geometrycznych Kreślenie Bazy danych Elementy znormalizowane, własności materiałów Symulacja, wizualizacja, animacja (CAID) Model wirtualny 5

Historia CAD Od deski kreślarskiej do numerycznego modelu parametrycznego 3D 1980 125 tys USD, 16bit, 512kB RAM, 20Mb HDD 1982 AutoCAD, Catia 1988 ProEngineer 1993 SolidWorks 6

Systemy CAD CATIA NX ProEngeener Modelowanie najwyższego poziomu SolidEdge SolidWorks Microstation Inventor Modelowanie średniego poziomu IronCAD MechnicalDesktop Kreślenie CADD VersaCAD AutoCAD 7

Systemy CAD INTERFEJS JĄDRO programu (kernel/silnik) Kernele własne AutoCAD/Inventor, ProEngineer, CATIA ACIS Modelowanie krawędziowe, powierzchniowe, bryłowe IronCAD Parasolid dokładne oddawanie powierzchni ograniczających bryłę NX (Unigraphics), T-FLEX CAD, SolidEdge, SolidWorks 8

ACIS Modelowanie 3D Generowanie powtarzalnych kształtów Interaktywne zginanie, skręcanie, cięcie, wyciąganie, odejmowanie, łączenie w dowolnej kombinacji kombinacji osnowy krzywych, powierzchni i brył. Przekształcanie szkiców 2D Zarządzanie modelem 3D Łączenie zdefiniowanych przez użytkownika danych na każdym poziomie modelowania Geometria toru i zmian topologii Nieograniczone cofanie/powtarzanie zmian Wizualizacja modelu 3D Tworzenie zaawansowanych możliwości nawierzchni Generowanie precyzyjnych projekcji 2D przy pomocy PHL V5 9

Autodesk AutoCAD AutoCAD Mechnical AutoCAD Electrical Inventor 10

Podstawy modelowania geometrycznego Modele numeryczne 12

Modelowanie geometryczne Model wirtualny/numeryczny Model geometryczny Model parametryczny Model fizyczny właściwości materiałów Liczy się nie tylko efekt wizualny Generacja rysunkowej dokumentacji technicznej Eksport do systemów CAD/CAM Cyfrowe prototypowanie Obliczenia wytrzymałościowe Wykonanie dokumentacji CAM Wizualizacja produktu 13

Elementy geometryczne Punkt Linia, łuk, splajn. Dwuwymiarowe powierzchnie Trójwymiarowe bryły Modele krawędziowe Modele powierzchniowe Modele bryłowe 14

Układy współrzędnych Na płaszczyźnie 2D Kartezjański prostokątny biegunowy Na płaszczyźnie 3D Prostokątny kartezjański Biegunowy (sferyczny) Walcowy (cylindryczny) 15

Układ dwuwymiarowy Układ kartezjański Command: line From point: #-2,1 To point: @5,0 To point: @0,3 To point: @-5,-3 16

Układ dwuwymiarowy Układ biegunowy P(r,j) długość promienia wodzącego r kąt obrotu j, x r cos( ) y r sin r x 2 arctan y 2 y x Command: line From point: @3<45 To point: @5<285 17

Układ trójwymiarowy Układ kartezjański p(x,y,z) r x 2 y 2 z 2 From point: 0,0,5 To point: 3,4 18

Układ trójwymiarowy Układ cylindryczny (walcowy) r długości rzutu promienia wodzącego na płaszczyznę XY Kąt j jaki tworzy rzut r z osią X z współrzędna j x 2 j arctan y y x x y z 2 arcsin r cos( j) r sin z y r j 19

Układ trójwymiarowy Układ sferyczny x y z r długości promienia wodzącego oraz dwóch kątów u i j, jakie promień r tworzy z osią Z i odpowiednio rzut promienia r na płaszczyznę XY z osią X r cos( u)cos r sin( u)sin z sin u j j r j u x 2 arctan arcsin y 2 y x z r z 2 20

Układy współrzędnych 21

Lokalne układy współrzędnych 22

Warstwy Warstwy są odpowiednikiem przezroczystych folii nakładanych na rysunek. służą do szybkiego grupowania i zarządzania informacjami w zależności np. od ich funkcji. 23

Krzywe parametryczne Krzywe trzeciego stopnia Splajny (Krzywa B-sklejana) Krzywe Béziera Krzywe Hermite a 24

Krzywe parametryczne Splajny (krzywa B-sklejana) Umożliwia utworzenie gładkiej krzywej przechodzącej przez punkt dopasowania lub w pobliżu wierzchołków sterujących 25

Modele cyfrowe 26

Modele bryłowe Model bryłowy jest zamkniętym obiektem 3D z przypisanymi właściwościami, takimi jak masa, objętość, środek ciężkości i moment bezwładności Podstawą pracy podczas modelowania mogą być prymitywy bryłowe, takie jak stożki, kostki, walce i ostrosłupy, Prymityw można zmodyfikować oraz ponownie połączyć, aby utworzyć nowe kształty. Można również narysować niestandardowe wyciągnięcie polibryły i utworzyć bryły różnymi operacjami ukosowania na podstawie linii i krzywych 2D. 27

Modele bryłowe 28

Modele powierzchniowe Model powierzchni jest cienką powłoką, której nie są przypisane masa ani objętość. W programie AutoCAD oferowane są dwa typy powierzchni: proceduralne i NURBS utworzeniu podstawowego modelu z użyciem siatki, brył i powierzchni proceduralnych, a następnie przekształceniu ich w powierzchnie NURBS. 29

Modele powierzchniowe 30

Modele krawędziowe (siatki) Model siatki składa się z wierzchołków, krawędzi i ścian, w przypadku których do zdefiniowania kształtu 3D jest używana reprezentacja za pomocą wielokątów (w tym trójkątów i czworoboków). W przeciwieństwie do modeli bryłowych do siatki nie są przypisane właściwości fizyczne Modele siatki można następnie zmodyfikować na sposoby, które nie są osiągalne w przypadku powierzchni lub brył 3D (fałdowania, podziały i zwiększanie poziomów gładkości) 31

Modele krawędziowe (siatki) 32

Techniki CAD - więzy Geometryczne 33

Techniki CAD - więzy Wymiarowe 34

Techniki CAD - parametry Definiowanie cech obiektu który chcemy aby był parametryczny. Zamiast podawać długość odcinka definiujemy ją jako zmienną. Może być ona wyrażona prostą zależnością lub skomplikowanym wzorem 35

Techniki CAD - parametry 36

Modelowanie - podsumowanie Widok modelu z dowolnego punktu Automatyczna generacja standardowych rzutów 2D Tworzenie sekcji i rysunków 2D Realistyczne cieniowanie modelu Sprawdzanie przenikań i przeprowadzanie analiz inżynierskich Dodawanie oświetlenia i tworzenie realistycznych renderingów Nawigowowanie po modelu Tworzenie animacji Sporządzanie zestawienia danych do produkcji 37

Literatura 1. Sydo M. Wprowadzenie do CAD, Wydawnictwo Naukowe PWN/MIKOM, 2009 2. Jaskulski A. Autodesk Inventor 2011 PL/2011. Metodyka projektowania. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2011 3. Jaskulski A. AutoCAD 2011/LT2011+. Kurs projektowania parametrycznego i nieparametrycznego 2D i 3D. Wersja polska i angielska Wydawnictwo Naukowe PWN, 2010 38