Sistemas cad
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El documento describe los sistemas CAD, CAE y CNC. Los sistemas CAD permiten el diseño asistido por computadora de objetos en 2D y 3D, mientras que los sistemas CAE se utilizan para simular y analizar el comportamiento de diseños. El CNC controla numéricamente las máquinas herramienta a través de coordenadas para mecanizar piezas de manera precisa.
Sistemas cad
- 1. Procesos de manufactura ll Unidad 2. Alumna: Priscila Galilea Sánchez Ortiz Matricula: 1311004 M.C Benjamín Alejandro Varela Seañez 18 de febrero de 2015
- 2. Sistemas CAD (Diseño asistido por computadora) Es un sistema que permite el diseño de objetos por computadora, presentando múltiples ventajas como la interactividad y facilidad de crear nuevos diseños, la posibilidad de simular el comportamiento del modelo antes de la construcción del prototipo, modificando, si es necesario, sus parámetros; la generación de planos con todo tipo de vistas, detalles y secciones, y la posibilidad de conexión con un sistema de fabricación asistida por computadora para la mecanización automática de un prototipo. También permite el diseño de objetos tridimensionales como diseño de piezas mecánicas, diseño de obras civiles, arquitectura, urbanismo, etc. Estas herramientas se pueden dividir básicamente en programas de dibujo 2D y de modelado 3D. Las herramientas de dibujo en 2D se basan en entidades geométricas vectoriales como puntos, líneas, arcos y polígonos, con las que se puede operar a través de una interfaz gráfica. Los modeladores en 3D añaden superficies y sólidos. El proceso de diseño en CAD consiste en cuatro etapas. 1. Modelado geométrico. Se describe como forma matemática o analítica a un objeto físico, el diseñador construye un modelo geométrico emitiendo comandos que crean líneas, superficies, cuerpos, dimensiones y texto; los comandos introducidos dan a origen a una representación exacta en dos o tres dimensiones del objeto. El representado en línea abarca todas las aristas del modelo que se pueden considerar como líneas llenas dando como resultado una imagen ambigua ya que algunas veces las formas son complicadas y para facilitarlo se pueden usar los colores para distinguir las líneas de las piezas y tener una mejor visualización. Sus estructuras se representan en 2, 2 ½ y 3 dimensiones. Cuando hablamos de 2 ½ se utiliza la transformación de la extrusión (sweept), moviendo el objeto de 2-D a lo largo del eje z. 2. Análisis y optimización del diseño. Después de haber determinado las propiedades geométricas, se analiza el modelo virtual para rectificar que no haya errores en el modelado (dimensiones, formas, etc.).
- 3. 3. Revisión y evaluación del diseño. En esta etapa se comprueba si existen interferencias entre componentes de cierto mecanismo que impidan su correcto funcionamiento o deficiencias estructurales en el caso de cuerpos sólidos. Esta etapa es de gran utilidad, ya que ayuda a evitar problemas posteriores en la producción del producto, ya sea en el ensamble o en el uso de la pieza. Existen programas de animación y simulación dinámica para el cálculo y análisis de las propiedades físicas (esfuerzos, deformaciones, deflexiones, vibraciones) de los objetos que ayudan a determinar si el objeto cumple con los requerimientos de diseño y de manufactura. 4. Documentación y dibujo (drafting). Por último, en esta etapa se realizan planos técnicos y de trabajo. Se representan diferentes vistas de la pieza, a escala, incluyendo perspectivas. Además de planos del diseño la documentación puede incluir una memoria descriptiva con aspectos no gráficos que sean necesarios para su manufactura, esta clase de datos se suelen agregar en el pie de plano.
- 4. Sistemas CAE (Ingeniería asistida por computadora) El modelo geométrico de un producto es el elemento central dentro del concepto de la CAE y consiste en la representación del mismo en la memoria de la computadora. Todos los demás elementos de la CAE utilizan esta descripción geométrica como punto de partida. Ejemplo, el contorno de la pieza puede emplearse para determinar el paso de la herramienta al mecanizarse mediante un sistema de control numérico. 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 fenómenos 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 manufactura como forja, moldes y troquelados Optimización del proceso del producto
- 5. ¿Qué significa CNC? El control numérico por computadora, de ahora en adelante CNC, es un sistema que permite controlar en todo momento la posición de un elemento físico, normalmente una herramienta que está montada en una máquina. Esto quiere decir que mediante un software y un conjunto de órdenes, controlaremos las coordenadas de posición de un punto (la herramienta) respecto a un origen (0,0,0 de máquina), o sea, una especie de GPS pero aplicado a la mecanización, y muchísimo más preciso. Si vemos el cubo de la imagen, cada una de las aristas tiene unas coordenadas propias e únicas; así, si quisiéramos dirigir una punta de una herramienta, a tocar cada una de estas coordenadas, sólo tendríamos que introducir las órdenes pertinentes en el programa, y cargarlo en la máquina que se encargará de ejecutar los diferentes caminos. La primer cifra representa el desplazamiento sobre el eje X, la segunda sobre el Y, y la tercera sobre el Z. Así pues, el CNC controla todos los movimientos de la herramienta cuando estamos fabricando, y no solo controla las coordenadas que hemos visto, sino también, la manera de desplazarse entre ellas, su velocidad, y algunos parámetros más. Un CNC es un equipo totalmente integrado dentro de máquinas-herramienta de todo tipo, de mecanizado, de corte, por láser, cortadoras, etc.
- 6. Historia del CNC Las primeras máquinas de control remoto numéricos se construyeron en los años 1896 y 1950, basadas en las máquinas inexistentes con motores desmodificados cuyos números se relacionan manualmente siguiendo las instrucciones dadas en un microscopio de tarjeta perforada. Estos servomecanismos iniciales no se desarrollaron lentamente con equipos analógicos y digitales. El abaratamiento y miniaturización de los procesadores ha generalizado la electrónica digital en los toros herramienta, lo que dio lugar a la denominación control decimal numérico, control numérico por computadora , control numérico por computador o control numérico computarizado (CNC), para diferenciarlas de las máquinas que no tenían computadora. En la actualidad se usa el término control numérico para referirse a este tipo de sistemas, con o sin computadora. Tornos del CNC Se refiere a una máquina herramienta del tipo torno que se utiliza para mecanizar piezas de revolución mediante un software de computadora que utiliza datos alfa-numéricos, siguiendo los ejes cartesianos X, Y, Z. Se utiliza para producir en cantidades y con precisión porque la computadora que lleva incorporado controla la ejecución de la pieza. Un torno CNC puede hacer todos los trabajos que normalmente se realizan mediante diferentes tipos de torno como paralelos, copiadores, revólver, automáticos e incluso los verticales. Su rentabilidad depende del tipo de pieza que se mecanice y de la cantidad de piezas que se tengan que mecanizar en una serie. Centros de maquinado CNC Un centro de mecanizado es una máquina altamente automatizada capaz de realizar múltiples operaciones de maquinado en una instalación bajo CNC (control numérico computarizado) con la mínima intervención humana. Las operaciones típicas son aquellas que usan herramientas de corte rotatorio como cortador y broco. Este sistema de mecanizado destaca por su velocidad de producción como ventaja y los altos costos como desventaja.
- 7. Existen centros de mecanizado de una gran variedad de tamaños, tipos, funciones y grados de automatización. Sus costos están comprendidos en el rango de 50.000 hasta 1.000.000 de euros o más. Sus potencias nominales llegan a 75kW y las velocidades de husillo de las máquinas más usadas tienen límites de 4000- 8000 RPM. Algunas mesas inclinables son capaces de soportar piezas de más de 7000 Kg de peso. En la actualidad se construyen muchas máquinas en forma modular, de tal modo que se pueden instalar y modificar diversos equipos y accesorios periféricos, según se necesite en los cambios de productos a manufacturar.