Témata
Reklama

Mechanická konstrukce jako základ CAD/CAM/CAE/PLM systému

18. 06. 2003

Speciální aplikace se zabudovaným oborovým know-how v systému Catia V5 umožňují uživatelům soustředit svůj inovační potenciál na zlepšení výsledků vývoje a neztrácet čas opakovaným vynalézáním již zvládnutých konstrukčních řešení

Pomocí nástrojů pro mechanické konstruování se navrhuje podstatná část geometrie strojírenských výrobků, přičemž v následujících etapách procesu lze tuto geometrii využít pro tvorbu výkresové dokumentace, analýzu a syntézu produktu, numericky řízené výrobní technologie atd. V povědomí uživatelů nižších a středních CAD systémů se nástroji pro mechanickou konstrukci obvykle chápe pouze objemový modelář s vazbou na kreslení výkresu, eventuálně jenom doplněný o podporu pro návrh plechových součástí. Catia V5 ale nabízí uživatelům mimo tento základ i řadu dalších specializovaných nástrojů.
Reklama
Reklama
Reklama

Catia V

Catia V5 je vyvíjena ve třech platformách, což jsou kvalitativní mutace systému. Základní platformou vytvářenou pro potřeby komplexního vývoje a výroby komplexních průmyslových výrobků (automobil, letadlo apod.) je platforma 2. Platforma 1 pak je poněkud odlehčený systém pro méně složité konstrukce a platforma 3 zahrnuje vybrané speciální aplikace s nejvyšší vědecko-technickou úrovní pro vysoce náročné požadavky specialistů. Všechny platformy pracují s jednotným datovým modelem a prakticky totožným uživatelským rozhraním. Některé aplikace jsou pak logicky k dispozici ve více platformách, přičemž se vzájemně poněkud liší rozsahem použitelných funkcí, a tím např. i produktivitou práce a dosažitelnou úrovní složitosti konstrukce.
Skupina integrovaných softwarových aplikací systému Catia pro mechanické konstruování má označení Mechanical Design. Tato skupina pokrývá bezezbytku požadavky pro koncepční i detailní strojírenské konstrukce. V současné verzi (Release 11) zahrnuje celkem 22 produktů ze všech tří platforem.

3D modelování

Nejvýznamnějším pracovním nástrojem pro mechanické konstruování je obecný objemový modelář - Part Design. Tento výkonný nástroj kombinuje skicované kontury, předdefinované parametrické detaily (features) a booleovské operace. Spojením objemových entit s body, čarami, plochami a křivkami lze generovat hybridní geometrii. Parametrické 2D profily pro tvorbu 3D geometrie se vytváří dynamickým skicářem, který disponuje možnostmi definovat logická a funkční omezení geometrie (constraints) a řadou podpůrných funkcí. Tyto profily lze vytvářet také v kontextu sestavy a definovat různé typy geometrie vazeb na okolní objekty. Struktura modelu Part Design uchovává historii stavby geometrie, která může být změněna pomocí editoru. Jednotlivé elementy mohou být zrušeny, doplněny nebo nahrazeny jinými. Lze také měnit jejich umístění v hierarchickém stromu s dopadem na výsledný tvar.
Doplňujícím nástrojem pro 3D modelování je modelář drátových a plošných (povrchových) entit - Wireframe & Surface. Vytváří body, čáry, plochy a křivky. Těmito tvarovými prvky se rozšiřují možnosti objemového modeláře pro práci s hybridními konstrukcemi.
Ojedinělé funkce nabízí aplikace Part Design Feature Recognition. Umožňuje rozpoznání a znovuvytvoření parametrických tvarových prvků (features) na neparametrické (B-Rep) geometrii, která byla např. importována prostřednictvím standardních rozhraní. Tím se otevírají bohaté možnosti produktivní parametrické editace geometrie.

Sestavy

Strojírenské výrobky jsou tvořeny sestavami dílů. V terminologii systému Catia V5 označujeme jednotlivou součást jako Part, ucelenou sestavu pak Product. Management struktury sestav, podsestav a součástí zajišťuje aplikace Assembly Design. Počet úrovní pro definování podsestav není limitován. Assembly Design dokáže simulovat podobu a chování produktu v reálném světe. Konstrukce dílů lze vytvářet v kontextu sestavy s řízenou úrovní asociativity a vazeb mezi jednotlivými díly. Aplikace je doplněna bohatým katalogem modelů standardních součástí, důležitá je i možnost uživatelů vytvářet si nové přehledné katalogy podle vlastních potřeb a podnikových standardů.

Výkresová dokumentace

Jednou z výstupních forem procesu mechanické konstrukce je výkresová dokumentace součástí a sestav. Catia V5 umožňuje vytvářet asociativní projekce 3D modelů součástí a sestav do výkresových pohledů pomocí aplikace Generative Drafting. Parametrické dimenze modelu definované v procesu modelování mohou být zobrazeny automaticky během vytváření projekce jako kóty, přičemž uživatel řídí jejich správné umístění. Konstruktér může projekce doplnit potřebnými poznámkami. Asociativita výkresových pohledů vzhledem k modelu zajišťuje automatizovanou změnu projekce na základě změn 3D geometrie, což je nutný předpoklad týmové (konkurentní) práce uživatelů. Kusovník může být automaticky vytvořen ve výkresovém formátu a zůstává asociativním vůči modelu sestavy. Neasociativní kóty, které vycházejí většinou z technologických požadavků, stejně jako další potřebná doplnění výkresu, se vytvářejí aplikací Interactive Drafting. Obě aplikace respektují plně výkresové vlastnosti, formáty a charakteristiky podle různých standardů.
V podnicích, kde v rámci racionalizace vývojových a předvýrobních procesů klesá význam použití výkresové dokumentace, je možno zvýšit informační hladinu 3D reprezentace doplněním technologických údajů přímo na 3D model. Poznámky a toleranční údaje lze umisťovat přímo na 3D model pomocí aplikace 3D Functional Tolerancing & Annotation. To umožňuje významně zkracovat proces technologické přípravy výroby numericky vyráběných součástí, kdy se NC programy pomocí integrovaných CAM aplikací generují přímo z 3D modelů, které rovněž obsahují doprovodné a technologické informace. Výkresovou dokumentaci v tomto případě není nutno dělat vůbec, neboť výrobní a kontrolní útvary podniku rovněž pracují s takto doplněnými modely pomocí 3D prohlížeče.

Technologie

Další aplikace pro mechanické konstrukce mají již specifický charakter s určitou konkrétní technologickou orientací. Takovým produktem je např. Weld Design určený pro práci s konstrukcemi svařovanými elektrickým obloukem. Aplikace obsahuje katalog typických svarů odpovídající mezinárodním standardům a množství přípravných operací. Úprava dosedacích ploch svařovaných součástí odpovídajících technologickým zvyklostem, vizualizace svarů na sestavě, vazba na dokumentaci a další atributy zajišťují dokonalou technickou úroveň práce se svary a její vysokou produktivitu.
Velmi často se v mechanických konstrukcích vyskytují součásti vytvářené stříháním, ohýbáním a stáčením z plechů. Samostatný modul Sheetmetal Design pro návrh těchto součástí řeší produktivně a intuitivně zejména problematiku geometrie rozvinutých tvarů součástí ve vazbě na mechanické charakteristiky jejich materiálů. Sheetmetal Production provádí kontrolu vyrobitelnosti plechové součásti a přípravu dílu pro technologické zpracování. Také dokáže provést transformaci objemového CAD modelu součásti do formátu respektujícího technologické zákonitosti pro plošně tvářené součásti.
Nosné konstrukce, stojany, rámy strojů a zařízení jsou velmi často navrhovány jako svařované konstrukce (struktury) z tvarových ocelových profilů. Pro tyto účely má Catia V5 k dispozici aplikaci Structure Design. Pracuje s katalogem standardních nebo uživatelem definovaných profilů tyčových polotovarů, zajišťuje jejich rychlé umísťování do struktury, tvorbu kusovníku a operativní provádění změn. Konstrukci lze vytvářet v kontextuálním rámci s dalšími objekty, např. s neseným agregátem, zařízením apod. Na strukturách lze vytvářet další úpravy, jako vrtané otvory, sražení, úpravy konců. Struktury lze také podrobit strukturální analýze a kontrole dimenzování pomocí odpovídající FEM aplikace Catia V5.

Oprava geometrie

V praxi pracují uživatelé CAx systémů velmi často s převzatými geometrickými daty. Řetězce subdodavatelů velkých finalistů zejména v automobilovém průmyslu přebírají původní CAD geometrii z vývoje vozidel pro výrobu agregátů, podsestav a součástí, ale také pro konstrukci a výrobu nástrojů pro hromadnou produkci. V rámci těchto řetězců se mnohdy pracuje s daty přenášenými mezi různými CAD systémy ve standardních formátech (IGES, VDA-FS, STEP,...) u nichž se mohou mezi jednotlivými systémy objevit geometrické chyby, nebo se některé mnohdy nepatrné, ale významné grafické entity úplně ztratí. Poškozenou geometrii nelze bez oprav a doplnění používat, zejména to platí u tvarově složitých konstrukčních součástí z plastů. Catia V5 řeší tento problém pomocí speciálního modulu Healing Assistant. Tato aplikace umožňuje velmi produktivní a přesné opravy "špatné" geometrie tak, aby mohla být použita např. pro vytvoření asociované dutiny formy nebo pro NC obrábění.

Vstřikovací formy

Dvě další aplikace jsou určeny konstruktérům vstřikovacích forem pro plasty. Core and Cavity Design obsahuje speciálně sestavenou sadu nástrojů pro práci v tvarové dutině vstřikovací formy. Umožňuje odvodit od objemového nebo povrchového modelu součásti tvarovou dutinu včetně tvarových kluzných jader a vytvořit dělicí plochu s respektováním principu vyrobitelnosti součásti (vyjímatelnost z dutiny). Aplikace Mold Tooling Design se zabývá celkovým konstrukčním řešením sestavy formy. Pracuje se zabudovanými katalogy stavebnicových komponentů forem od mnoha významných výrobců. Rozšiřuje možnost použití standardních komponentů o nestandardní typorozměry a tvarové úpravy. Produktivně řeší problematiku vstřiku, chlazení a vyrážení dílů. Poskytuje kusovník komponentů. Model sestavy formy je generována s různým stupněm automatizace, který je definován konstruktérem. Sestavu formy je možno dále verifikovat pomocí nástrojů CATIA V5 určených pro práci s digitálním prototypem, které umožňují provádět simulaci a analýzu kinematických funkcí, odhalování kolizí atd.

Letectví

Poslední dvě aplikace ze skupiny mechanického konstruování Catia V5 jsou určeny zejména leteckým konstruktérům. Aerospace Sheetmetal Design obsahuje vyspělé know-how z oboru tváření leteckých dílů, zejména tvarování tlakovou kapalinou nebo rázem. Specifická tvarová řešení konstrukčních dílů používaná v leteckých konstrukcích jsou definována sadou speciálních tvarových prvků (features). Systém pomocí těchto předdefinovaných entit výrazně zvyšuje produktivitu práce ve srovnání s obecnými modelovacími nástroji.
V posledních desetiletích pronikají do leteckých konstrukcí rovněž vyspělé nekovové materiály, zejména díly ze skleněných, uhlíkových nebo polyamidových kompozitů (např. kevlar). Jedná se o různé typy krytů, výztuhy, potahy, integrální nádrže, panely, voštinové sendviče a další. Tyto díly se strukturou, materiály i technologií značně vymykají běžným strojírenským konstrukcím, a tomu musí být přizpůsobeny rovněž nástroje pro jejich vývoj. Aplikace Composites Design plně integrovaná v prostředí CATIA V5 je právě takovým nástrojem, který respektuje tvarové, materiálové a technologické zvláštnosti moderních kompozitních konstrukcí.
Reklama
Vydání #6
Kód článku: 30631
Datum: 18. 06. 2003
Rubrika: Trendy / CAD/CAM/CAE
Autor:
Firmy
Související články
Zvyšte potenciál svého 2D CAD softwaru!

Stále příliš mnoho firem přichází o své finanční prostředky tím, že sice využívají nové technologie, ale ty nezvyšují jejich celkový potenciál. V takovém případě pomůže aplikace DraftSight od Dassault Syst?mes. Pomocí tohoto softwaru lze spouštět stávající DWG soubory a vytvářet nové za zlomek nákladů oproti jiným CAD řešením.

Simulace v konstrukci - klíč k inovacím

Dlouho zažitým paradigmatem v průmyslových společnostech je striktní rozdělení konstrukčního a výpočtářského oddělení. To je sice určeno pevnými historicky danými důvody, ale ty v současné době začínají pomíjet. Ve stále více společnostech mají konstruktéři možnost provádět průběžně již během konstrukce jednoduché analýzy a vývojový proces tím zefektivnit. Jak tento trend zachytit a být úspěšní v inovativních řešeních?

Nové funkce pro automatizaci obráběcího procesu

Nová verze CAD/CAM softwaru TopSolidAM V7.13 přináší především jednodušší programování s funkcemi, které se velmi snadno používají. Výsledkem je úspora času, které lze dosáhnout díky novému vysoce výkonnému režimu analýzy kolizí a možnosti provádět řadu úloh zcela automaticky, což přináší celkově vyšší úrovně automatizace obráběcích procesů. V nové verzi najdeme i novou strategii najíždění, která zajistí vyšší životnost obráběcích nástrojů.

Související články
Aerospace - vlajkový průmysl s extrémními nároky

Letecký průmysl je ve Francii významným oborem, a tak není divu, že společnost Missler Software získala v této oblasti jedinečné zkušenosti díky spolupráci s většinou subdodavatelů v oboru. To ji spolu s tisíci díly obráběnými pomocí TopSolidCam řadí mezi špičky v leteckých technologiích.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Zlepšení produktivity navrhování a obrábění

O něco málo více než po roce je tu opět nová verze parametrického 3D modeláře Creo. Jak se povedlo vývojářům do již páté verze Creo zakomponovat požadavky trhu a jaké jsou hlavní směry inovací?

Příprava CAD modelu součásti pro výrobu

NC programátoři se velmi často potýkají s problémy týkajícími se různé kvality trojrozměrných modelů potřebné pro programování obrábění. Úpravy mohou být obtížné, protože 3D modely součástí často pocházejí z různých zdrojů.

Setkávání

Setkávání uživatelů konstrukčních a technologických softwarů má již dlouholetou tradici. Informace o novinkách, představení nejrůznějších tipů a triků, někdy i možnost si zasoutěžit a v neposlední řadě rovněž výměna zkušeností v neformální atmosféře patří k hlavním bodům programu takovýchto akcí.

Letadlo poháněné sluneční energií vyrazilo na cestu kolem světa

Solar Impulse je projekt mající za cíl vyrobit letadlo poháněné sluneční energií, které dokáže obletět Zemi. Letoun je dílem švýcarského psychiatra a vzduchoplavce Bertranda Piccarda, jednoho z pilotů prvního balonu, který obletěl celý svět bez jediné přestávky, a švýcarského inženýra a podnikatele Andrého Borschberga. Vývoj zastřešuje polytechnika v Lausanne a podílí se na něm několik desítek specialistů.

Konstrukce i technologie snadno, rychle a bezpečně

CAD/CAM systém TopSolid verze 7.9 přináší v návaznosti na technologickou část další rozšíření možností v oblasti obecné konstrukce.

Softwarový simulátor stavebního stroje nahrazuje nákladné prototypy

Vývoj stavebních strojů bývá spojen se stavbou fyzických prototypů nových zařízení. Ty však vyžadují vysoké finanční náklady a množství času. Efektivní řešení dnes nabízejí softwarové simulátory. Společnost Volvo Construction Equipment zařadila do vývoje simulátor „human-in-the-loop“, který vyvinula v nástrojích Matlab a Simulink firmy MathWorks.

Softwarové řešení pro přípravu NC programů

Firma FANUC nabízí možnost rozšíření svých CNC řídicích systémů o grafické programovací prostředí nazvané Manual Guide i.

Od správy nástrojů po simulaci NC programů

V oblasti integrované správy nástrojů u společnosti KHS hraje software pro správu nástrojových dat TDM zásadní úlohu. Tento software zde byl zaveden před čtyřmi lety a v současné době poskytuje 3D modely nástrojů a nástrojová a technologická data pro NC programování, simulaci výroby, seřizování nástrojů, jakož i pro správu skladových zásob.nástrojů, jakož i pro správu skladových zásob.

CAM pro CMM

V posledních letech se ve strojírenství stále více dbá na přesnost výroby a tím i na kvalitu a efektivnost měřicího procesu. Měřicí proces dnes zasahuje i do různých stadií výroby, nejen do závěrečného procesu kontroly výrobku.

Racionalizace obráběcích operací s podporou CAD/CAM systému

V roce 2010 společnost Montupet zahájila výrobu na nové obráběcí lince v Laigneville ve Francii s cílem optimalizovat výrobu hlav spalovacích motorů a dalších slévárenských dílců pro automobilový průmysl. Mladý tým zkušebního centra pro podporu a vývoj technologií, který se v průběhu let rozrostl ze dvou na deset lidí, si vybral Missler Software jako ideálního partnera na pomoc při racionalizaci pracovních procesů ve svých závodech. TopSolid CAD a CAM jsou velmi vhodné pro systemizaci procesů obrábění a přesné zdokumentování jednoho každého výrobního postupu.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit