Diseño de piezas

1. Ing. Fernando Olmedo 1
Introducción al CAD/CAM/CAE
El Diseño y la fabricación asistidos por computador (CAD/CAM) es una
disciplina que estudia el uso de sistemas informáticos como herramienta de
soporte en todos los procesos involucrados en el diseño y la fabricación de
cualquier tipo de producto.
Esta disciplina se ha convertido en un requisito indispensable para la industria
actual que se enfrenta a la necesidad de mejorar la calidad, disminuir los
costes y acortar los tiempos de diseño y producción.
CAD es el acrónimo de ‘Computer Aided Design’ o diseño asistido por
computador. Se trata de la tecnología implicada en el uso de ordenadores para
realizar tareas de creación, modificación, análisis y optimización de un diseño.
CAM a su vez proviene de “Computer Aided Manufacturing” y es la fabricación
asistida por ordenador o asistencia del equipo en la planificación y los procesos
de fabricación, como la planificación de las diferentes operaciones a realizar en
el producto, la secuencia de todas las operaciones y, finalmente, el control de
los parámetros de la máquina, como alimentación, velocidad, profundidad de
corte, etc.
CAE proviene de “Computer Aided Enginnering” y es la ingeniería asistida por
computador y se refiere a los paquetes computacionales que simulan el
comportamiento de piezas hasta sistemas a solicitaciones mecánicas, térmicas,
cargas dinámicas, etc. Como también los paquetes que simulan sistemas
multicuerpos
Software CAD/CAM/CAE
Existe un sinnúmero de empresas que proveen software CAD/CAM/CAE
alrededor del mundo
CATIA (CAD/CAM/CAE)
CATIA (Computer Aided Three-
dimensional Interactive Application)
es un multi-plataforma de CAD /
CAM / CAE suite de software
comercial desarrollado por la
empresa francesa Dassault
Systemes. Escrito en el lenguaje de
programación C + +
SIEMENS NX (CAD/CAM/CAE)

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NX es el comercial CAD / CAM / CAE
PLM suite de software desarrollado
por Siemens PLM Software. NX es
ampliamente utilizado en la industria
de la ingeniería, especialmente en
los sectores de automoción y
aeroespacial. Product Lifecycle
Management (PLM)
SOLID WORKS (CAD/CAE)
SolidWorks es un CAD 3D (diseño
asistido por ordenador), que se
ejecuta en Microsoft Windows y es
desarrollado por Dassault Systèmes
SolidWorks Corp., una subsidiaria de
Dassault Systèmes, SA (Vélizy,
Francia). SolidWorks es utilizado
actualmente por más de 3,4 millones
de ingenieros y diseñadores de más
de 100.000 empresas de todo el
mundo.
INVENTOR (CAD/CAE)
Autodesk Inventor es una aplicación
de CAD de diseño mecánico 3D,
simulación de productos, creación de
herramientas y comunicación del
diseño, desarrollado y vendido por
Autodesk, Inc. Inicialmente lanzado a
finales de 1999, Inventor llena una
necesidad de un programa de CAD
diseñado específicamente para la
facilidad de uso, facilidad de
aprendizaje. Al hacerlo, Inventor
entró en el espacio de CAD
ocupado principalmente por Solid
Works.
SOLID EDGE (CAD/CAE)

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Solid Edge es un sistema de diseño 3D que utiliza la tecnología síncrona para
acelerar el diseño, hacer revisiones más rápido, y permitir una mejor utilización.
Con 3D CAD, simulación y gestión de datos, Solid Edge ayuda a las empresas
diseñar mejor forma exclusiva.
RHINOCEROS (CAD)
Rhinoceros 3D es una herramienta
de software para modelado en tres
dimensiones basado en NURBS. Lo
creó Robert McNeel & Associates,
originalmente como un agregado
para AutoCAD de Autodesk. El
programa es comúnmente usado
para el diseño industrial, la
arquitectura, el diseño naval, el
diseño de joyas, el diseño
automotriz, CAD/CAM, prototipado
rápida, ingeniería inversa, así como
en la industria del diseño gráfico y multimedia.
TSPLINES (CAD)
T-Splines es un plug in de Rhinoceros
enfocado principalmente al modelado de
superficies orgánicas. Permitiendo una
manipulación flexible de las diferentes
formas a partir de la edición desde caras,
vertices y aristas, T-Splines dinamiza el
proceso de modelado permitiendo lograr
geometría que de otra forma resultarían
altamente compleja.

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ANSYS (CAE)
Software de simulación ingenieril está basado en el método de elementos
finitos nos ayuda a predecir el comportamiento de un elemento a solicitaciones
externas

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Modelado básico de piezas en
SolidWorks
SolidWorks es un programa de 3D CAD (diseño automatizado) que funciona en
Microsoft Windows y fue desarrollado por SolidWorks Corporation - ahora una
subsidiaria de Dassault Systèmes, S. A. SolidWorks fue introducido en 1993 como
competidor a los programas de CAD tales como Pro/ENGINEER, Unigraphics NX, e
Inventor de Autodesk, y es actualmente un líder en el mercado del CAD de "alcance
medio”
SolidWorks emplea un procedimiento paramétrico. Los parámetros se refieren a los
trazos o a las condiciones que determinan el tamaño, la forma, las características, y el
comportamiento del modelo o del ensamble. Los parámetros pueden ser numéricos,
por ejemplo los valores de la dimensión tales como el diámetro de un círculo o la
longitud de una línea; o geométrico, por ejemplo condiciones como: tangente,
concéntrico, coincidente, paralelo, horizontal, y similares. Los parámetros numéricos
tales como dimensiones se pueden relacionar fácilmente el uno al otro con
ecuaciones.
El presente curso se enfoca en las funciones y los conceptos fundamentales del
programa, y se basa en el aprendizaje paulatino de los procesos y procedimientos,
para cumplir una determinada tarea, en vez de aprender funciones individuales.
En la figura se aprecia el aspecto de la ventana de Solid Works
Identificamos:

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Barra de menús (Pull down Menu)
Árbol Jerárquico (Feature Manager)
Barra de Herramientas (Tool bars)
INTRODUCCIÓN AL CROQUIZADO
La primera tarea que vamos a abordar consiste en modelar el siguiente sólido
Para lo cual vamos al menú principal y seleccionamos nuevo
Luego seleccionamos pieza de las tres alternativas y aceptar:

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Se activa el plano alzado
A continuación se dibuja un croquis aproximado utilizando la herramienta línea

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Doble clic sobre cada línea para establecer las siguientes relaciones:
Con la tecla ctrl. Activada seleccionamos dos entidades y aparece el cuadro de
diálogos de relaciones.

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Queremos relacionar el croquis con respecto al origen

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Para dimensionar podemos usar ahora la cota inteligente:
Dimensionado lineal:

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Para el dimensionado angular se hace clic en las dos líneas.

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Redondear a 20 mm en todas las aristas

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Hemos finalizado el croquis, el siguiente paso es crear el sólido,
A continuación extruímos el croquis anterior una distancia de 25 mm

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Las superficies exteriores que se crean en la pieza nos sirven como planos de
referencia, Para seguir dibujando podemos Hacer clic sobre la superficie indicada e ir
a Normal a en Vistas estándar

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Al hacer esto el plano seleccionado se orienta en forma paralela a nuestra vista
A continuación vamos a generar una línea constructiva auxiliar, desde la mitad de la
línea indicada

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Y dibujamos un círculo de diámetro 80 mm.
Necesitamos un círculo interior por lo que podemos equidistanciar el ya dibujado.

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Seleccionamos las dos entidades y extruímos a 25 mm.

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Aceptamos y vamos a otra herramienta de sólido que es el redondeo
Necesitamos un redondeo de cara por lo tanto seleccionamos la cara indicada y
damos en la ventana de radio un valor de 5 mm.

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A continuación un redondeo de aristas, seleccionamos la arista indicada y damos un
valor de 5 mm.

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¡Felicitaciones ha terminado el Primer ejercicio ¡
Escoger el mejor perfil es importante para diseñar cualquier pieza.

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Tomado de Solidworks Essentials Part & Assemblies

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Ejercicio 2: Vamos a realizar el siguiente ejercicio, croquis en diferentes planos.
En alzado dibujamos un rectángulo:
Acotamos con los siguientes valores:

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Extruímos a un espesor de 5 mm.
Escogiendo como plano de dibujo la cara indicada

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Y seleccionando en Vistas estándar: normal a
Dibujamos el siguiente croquis:

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El croquis debe ser cerrado para poder extruirlo, es decir debe tener tres líneas y un
arco. Extruímos en la dirección especificada 5 mm

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Con la opción Ventana → Área de visualización podemos visualizar cuatro vistas
Seleccionar el área de dibujo indicada e ir a asistente para taladro

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En la pestaña posiciones, utilizamos la herramienta Cota inteligente para ingresar las
magnitudes 5,5 con respecto a la esquina y aceptar:
Haga clic en otro punto del área e ingrese las medidas:

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Seleccionar la cara indicada e ir a asistente para taladros
Cambiamos el diseño del agujero según se indica.

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Podemos ir a Editar croquis y borramos el punto del tornillo que no corresponde
El resultado es el siguiente:

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En la cara indicada dibujamos el siguiente croquis

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Extruímos corte por todo

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Practiquemos obteniendo las siguientes opciones de visualización con los iconos
siguientes :
Redondeemos las aristas indicadas:

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Redondear los siguientes perfiles:

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Felicitaciones por haber terminado el ejercicio No. 2

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Tarea para el alumno: Efectuar el siguiente modelo

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Ejercicio 3: Modelar el siguiente soporte

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Efectuar el siguiente croquis
Extruir 150 mm en la dirección especificada.
En la vista alzado grafiquemos una circunferencia de 150 mm de diámetro

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A continuación activamos Cortar – Extruir por todo

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Seleccionamos la cara siguiente
Luego dibujamos el círculo indicado y nuevamente activamos cortar extruir.

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Finalmente redondeamos las aristas indicadas:

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Podemos practicar la opción vaciado para la obtención de cáscaras.

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Felicitaciones
Ejercicio 4: Modelar el siguiente elemento de máquina complejo
Croquice el siguiente perfil:

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Extruimos 10 mm

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Seleccionamos el área indicada como plano de referencia y dibujamos una
circunferencia:
Seleccionamos la arista y el centro para que sean coincidentes.

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Extruimos 10 mm hacia abajo

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Redondeamos según la figura siguiente:
Redondeamos la arista:

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Extruir Corte por todo

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En el mango dibujamos el croquis siguiente:
En base a este perfil extruímos corte por todo

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Se dibuja el siguiente croquis con la opción offset
Con la sentencia arc y trim

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Circular Pattern
Se dibuja una circunferencia interna de 80 mm y se corta los perfiles no deseados

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Se extruye a 60 mm

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Se realizan dos circunferencias concéntricas
Se extruye el corte a 45 mm

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El resultado es el siguiente
Ejecutar los siguientes pasos: Insert Sketch en el plano seleccionado

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Luego clic en el plano indicado

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Seleccionar los perfiles indicados
Editar el plano del Sketch
De la forma indicada

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Editar el sketch y rotar las entidades 60 grados
Extruir 15 mm hacia abajo

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Extruir 15 mm

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Ejercicio 5: Modelar el siguiente porta herramienta
Trazar en primer lugar la siguiente línea constructiva en el plano alzado

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Vamos a usar la herramienta simetría dinámica para optimizar el tiempo de dibujo
Dibujamos el siguiente rectángulo

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Extruímos con ángulo de salida.

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En la vista de planta, vamos a Normal a y croquizamos la circunferencia de diámetro
12 mm siguiente:
El croquis extruímos Hasta el siguiente de la siguiente manera

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A continuación trazamos los arcos siguientes:

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Establecemos condiciones de tangencia y coincidencia
Efectuamos la siguiente simetría:
Añadimos las siguientes dimensiones:

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Seleccionamos esta cara y zoom.

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Y seleccionamos equidistanciar hacia dentro una magnitud de 2 mm.
Extruir corte 2 mm de profundidad:

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En la superficie del fondo seleccionamos dos circunferencias:
Recortamos según la figura siguiente:

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Dimensionamos a continuación:
Con herramientas medir, verificamos la medida de 5 mm entre la base de la cavidad y
la base del objeto.

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Finalmente redondeamos las aristas con radio igual a 2 mm

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EJERCICIOS: dibuje la siguiente polea:

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Dibuje la siguiente figura de revolución
Ejercicio 6: MODELANDO USANDO EL MÉTODO DE SELECCIÓN DE CONTORNO

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Efectuar la siguiente pieza
Con la herramienta Spline

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Extruir el croquis
Insertar un nuevo plano

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En el nuevo plano dibujar el siguiente croquis

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Ejercicios
Dibujar la siguiente elipse 55 x 45 en los parámetros

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Generar un nuevo plano a 200 mm
Y otro a 200 mm del segundo

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En el plano 1 una elipse de 45 x 28 mm
Y en el plano 2 un rectángulo de 90 x 3 mm

85. Ing. Fernando Olmedo 85
Utilizar la herramienta Loft
Dibujar un círculo de 50 mm de diámetro y extruir 50 mm con un ángulo de 6
grados

86. Ing. Fernando Olmedo 86
Dibujar una Spline en el plano derecho
Seleccionar Features < Freeform
Seleccionar la superficie indicada

87. Ing. Fernando Olmedo 87
Clic derecho en la zona del grafico y seleccionar add curves
Clic en la rejilla

88. Ing. Fernando Olmedo 88
Clic derecho en la zona del grafico y seleccionar add points

89. Ing. Fernando Olmedo 89
Clic dercho nuevamente y desactivar los puntos. Finalmente arrastrarlos de
acuerdo a la curva spline

90. Ing. Fernando Olmedo 90
Repetir en el lado posterior

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Crear un redondeo de 10 mm
Crear una membrana de 0.25 mm en la tapa

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Finalmente el modelo se aprecia de la siguiente manera