El documento describe los sistemas CAD y CAE, sus beneficios y aplicaciones. CAD se usa para crear modelos 2D y 3D que permiten análisis interactivo de diseños. CAE usa simulaciones para evaluar el desempeño de diseños sin necesidad de prototipos físicos. Ambos sistemas reducen costos de desarrollo al permitir cambios de diseño más baratos. El documento también explica brevemente el origen del CNC, su uso en fresadoras y otros tipos de maquinado, y los lenguajes de programación C

1. Alumna:
Karla Lizeth Pérez Morales
Materia:
Procesos de Manufactura II
Trabajo:
CAD Y CAE
Profesor:
M.C. Benjamín Alejandro Varela Seañez
Grado y sección:
5”C”

2. Sistema CAD
Computer-aided design (CAD) es el uso de programas computacionales
para crear representaciones gráficas de objetos físicos ya sea en segunda o
tercera dimensión (2D o 3D). El software CAD puede ser especializado para
usos y aplicaciones específicas. CAD es ampliamente utilizado para la
animación computacional y efectos especiales en películas, publicidad y
productos de diferentes industrias, donde el software realiza cálculos para
determinar una forma y tamaño óptimo para una variedad de productos y
aplicaciones de diseño industrial.
En diseño de industrial y de productos, CAD es utilizado principalmente para
la creación de modelos de superficie o sólidos en 3D, o bien, dibujos de
componentes físicos basados en vectores en 2D. Sin embargo, CAD también
se utiliza en los procesos de ingeniería desde el diseño conceptual y hasta el
layout de productos, a través de fuerza y análisis dinámico de ensambles
hasta la definición de métodos de manufactura. Esto le permite al ingeniero
analizar interactiva y automáticamente las variantes de diseño, para
encontrar el diseño óptimo para manufactura mientras se minimiza el uso de
prototipos físicos.
Beneficios de CAD
Los beneficios del CAD incluyen menores costos de desarrollo de productos,
aumento de la productividad, mejora en la calidad del producto y un menor
tiempo de lanzamiento al Mercado.
 Mejor visualización del producto final, los sub-ensambles parciales y los
componentes en un sistema CAD agilizan el proceso de diseño.
 El software CAD ofrece gran exactitud de forma que se reducen los errores.
 El software CAD brinda una documentación más sencilla y robusta del
diseño, incluyendo geometría y dimensiones, lista de materiales, etc.
 El software CAD permite una reutilización sencilla de diseños de datos y
mejores prácticas.
Ingeniería asistida por computadora (CAE) es el uso de software
computacional para simular desempeño y así poder hacer mejoras a los
diseños de productos o bien apoyar a la resolución de problemas de
ingeniería para una amplia gama de industrias. Esto incluye la simulación,
validación y optimización de productos, procesos y herramientas de
manufactura.

3. Sistema CAE
Un proceso típico de CAE incluyen pasos de pre-procesado, solución y post-
procesado. En la fase de pre-procesado, los ingenieros modelan la
geometría y las propiedades físicas del diseño, así como el ambiente en
forma de cargas y restricciones aplicadas. En la fase de post-procesado, los
resultados se presentan al ingeniero para su revisión.
Las aplicaciones CAE soportar una gran variedad de disciplinas y fenomenos
de la ingeniería incluyendo:
 Análisis de estrés y dinámica de componentes y ensambles utilizando
el análisis de elementos finitos (FEA)
 Análisis Termal y de fluidos utilizando dinámica de fluidos computacional
(CFD)
 Análisis de Cinemática y de dinámica de mecanismos (Dinámica
multicuerpos)
 Simulación mecánica de eventos (MES)
 Análisis de control de sistemas
 Simulación de procesos de manufactora como forja, moldes y troquelados
 Optimización del proceso del producto
Algunos problemas de la ingeniería requieren la simulación de fenómenos
múltiples para representar la física subyacente. Las aplicaciones CAE que
abordan dichos problemas usualmente se llaman soluciones de física
múltiple.
Beneficios de CAE
Los beneficios de software de tipo CAE incluyen reducción del tiempo y
costo de desarrollo de productos, con mayor calidad y durabilidad del
producto.
 Las decisions sobre el diseño se toman con base en el impacto del
desempeño del producto.
 Los diseños pueden evaluarse y refinarse utilizando simulaciones
computarizadas en lugar de hacer pruebas a prototipos físicos, ahorrando
tiempo y dinero.
 Aplicaciones CAE brindan conocimientos sobre el desempeño más
temprano en el proceso de desarrollo, cuando los cambios al diseño son
menos costosos de hacer.
 Aplicaciones CAE apoyan a los equipos de ingeniería a administrar riesgos y
comprender las implicaciones en el desempeño de sus diseños.

4.  Los datos integrados y la gestión del proceso del CAE amplían la capacidad
de balancear con eficacia los conocimientos del funcionamiento mientras
se mejoran los diseños para una comunidad más amplia.
 La exposición de garantía es reducida al identificar y eliminar problemas
potenciales. Cuando integrado al producto y desarrollo de la manufactura,
CAE puede facilitar desde etapas tempranas la resolución de problemas, lo
que puede reducir dramáticamente los costos asociados al ciclo de vida
del producto.
CNC Y SU HISTORIA
El primer desarrollo en el área del control numérico por computadora (CNC)
lo realizó el inventor norteamericano John T. Parsons junto con su
empleado Frank L. Stulen, en la década de 1940. El concepto de control
numérico implicaba el uso de datos en un sistema de referencia para definir
las superficies de contorno de las hélices de un helicóptero. La aplicación
del control numérico abarca gran variedad de procesos. Se dividen las
aplicaciones en dos categorías: las aplicaciones con máquina herramienta,
tales como taladrado, fresado, laminado o torneado; y las aplicaciones sin
máquina herramienta, tales como el ensamblaje, trazado, oxicorte,
o metrología.
El principio de operación común de todas las aplicaciones del control
numérico es el control de la posición relativa de una herramienta o
elemento de procesado con respecto al objeto a procesar. Al principio los
desplazamientos eran de punto a punto, y se utilizaban básicamente
en taladradoras. La invención de las funciones de interpolación lineal
y circular y el cambio automático de herramientas hizo posible la
construcción de una generación de máquinas herramientas con las que se
taladra, rosca, fresa e incluso se tornea y que han pasado a
denominarse centros de mecanizado en lugar de fresadoras propiamente
dichas.
Control numérico por computadora en fresadoras
Las fresadoras con control numérico por computadora (CNC) permiten
la automatización programable de la producción. Se diseñaron para

5. adaptar las variaciones en la configuración de productos. Su principal
aplicación se centra en volúmenes de producción medios de piezas
sencillas y en volúmenes de producción medios y bajos de piezas complejas,
permitiendo realizar mecanizados de precisión con la facilidad que
representa cambiar de un modelo de pieza a otra mediante la inserción del
programa correspondiente y de las nuevas herramientas que se tengan que
utilizar así como el sistema de sujeción de las piezas. El equipo de control
numérico se controla mediante un programa que utiliza números, letras y
otros símbolos, por ejemplo, los llamados códigos G (movimientos y ciclos
fijos) y M (funciones auxiliares). Estos números, letras y símbolos, los cuales
llegan a incluir &, %, $ y” (comillas), están codificados en un formato
apropiado para definir un programa de instrucciones para desarrollar una
tarea concreta. Cuando la tarea en cuestión varía se cambia el programa
de instrucciones. En las grandes producciones en serie, el control numérico
resulta útil para la robotización de la alimentación y retirada de las piezas
mecanizadas.
Las fresadoras universales modernas cuentan
con visualizadores electrónicos donde se muestran las posiciones de las
herramientas, según un sistema de coordenadas, y así se facilita mejor la
lectura de cotas en sus desplazamientos. Asimismo, a muchas fresadoras se
les incorpora un sistema de control numérico por computadora (CNC) que
permite automatizar su trabajo. Además, las fresadoras
copiadoras incorporan un mecanismo de copiado para diferentes perfiles
de mecanizado.
Existen varios lenguajes de programación CNC para fresadoras, todos ellos
de programación numérica, entre los que destacan el lenguaje normalizado
internacional ISO y los lenguajes HEIDENHAIN, Fagor y Siemens. Para
desarrollar un programa de CNC habitualmente se utilizan simuladores que,
mediante la utilización de una computadora, permiten comprobar la
secuencia de operaciones programadas.

6. TORNOS CNC

7. CENTROS DE MAQUINADO CNC