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Introducción al diseño con la herramienta CATIA V5 Entrada y presentación de la pantalla. Catia es una herramienta de aplicación específica al diseño que asiste al ingeniero en las distintas fases del diseño y fabricación de un producto nuevo con distintos módulos para las distintas tareas de cada fase. Algunas de ellas a modo de ejemplo son: diseño de piezas en dos y tres dimensiones, diseño de piezas complejas por medio de superficies básicas, complejas o paramétricas, ensamblajes, tuberías, análisis y simulación cinemática, cálculo por elementos finitos, generación automática de programas de control numérico, etc. Para realizar una pieza se selecciona las herramientas necesarias por medio de un sistema de menús, o iconos de barras de herramientas que realizan las tareas necesarias y dentro de lo que se denomina Workbench (literalmente, banco de trabajo) El comienzo de una pieza se realiza seleccionando el Workbench: Part Design Para crear una nuevo fichero que contengan una nueva pieza se selecciona el menú “File” y después “New”, apareciendo la pantalla principal con los iconos, menus, barras de herramientas y áreas siguientes. 1.- Menú “Standard”. Menú típico de Microsoft Windows. 2.- Icono “Workbench”. Que permite seleccionar las distintos módulos de trabajo. 3.- Icono que nos permite croquizar en el plano que seleccionemos.

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4.- Barra de herramientas que sirve para realizar operaciones (crear geometría sólida). 5.- Barra de herramientas para visualizar y orientar los modelos dentro del área de trabajo. 6.- Barra de herramientas standard de Microsoft Windows 7.- Árbol o historia del proceso de diseño de la pieza. Las ramas del árbol se organizan en multi-body. 8.- Planos de trabajo iniciales. Todos los elementos aparecen jerárquicamente en la estructura del árbol de forma que los últimos elementos se colgarán como rama de los anteriores. Por ejemplo, si queremos hacer un simple cilindro, los pasos a seguir son: 1.- Selección del plano de trabajo.

2.- Selección del icono de croquizar

3.- Dibujar un círculo seleccionando el icono �

4.- Salir del croquis y regresar a las 3D seleccionando el

icono 5.- Seleccionar el croquis que contiene el círculo y a continuación realizar una operación de extrusión de 20 mm

pulsando el icono “Pad” �

�

Creándose una estructura del árbol como el de la figura, donde las ramas del árbol se pueden expandir y contraer pulsando + y -. Y colgando del partbody las distintas operaciones y de éstas el croquis, del que cuelga su geometría, en nuestro caso un único círculo.

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Al realizar la operación de extrusión, el circulo del croquis “Sketch.1” se intercambia de la zona visible de la pantalla a la zona oculta. Catia nos permite trabajar con dos espacios visibles, en el primero (visible) mostramos el modelo o resultado final de nuestra operación y en el segundo (oculto) se colocan los croquis padres de las operaciones y cualquier elemento que nos incomode seguir trabajando. Para pasar de una a otra presentación se dispone del comando de intercambio de pantalla “Swap visible space” de la barra de herramienta de ver “view”.

Presentación del espacio visible Presentación del espacio oculto Para pasar cualquier elemento de una a la otra zona, se selecciona dicho elemento y con el botón derecho pinchamos en “Hide/Show” o por medio del icono . Por ejemplo, si queremos que el círculo también se muestre en la zona visible, primero le seleccionamos y después picamos el icono , obteniendo el resultado visible del círculo y cilindro en la zona visible. Una vez realizada la pieza se debe guardar en un fichero. Los principales tipos de ficheros que vamos a utilizar en Catia tienen las extensiones:

- *. CATPart. Fichero de pieza 3D. - *.CATProduct. Fichero de ensamblaje. - *.CATDrawing. Fichero de planos 2D.

Manipulación de objetos por medio del ratón o barra de herramientas de “view”. El uso adecuado del ratón es fundamental para trabajar de forma eficiente en CAD. En el supuesto de utilizar un ratón de tres botones:

- El botón izquierdo selecciona y edita los objetos. Nos permite seleccionar menús, iconos de barras de herramientas, geometría, etc.

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- El botón central sirve para manipular objetos. - El botón derecho se usa para mostrar en contexto los menús.

Opciones del botón central: 1º.- Colocándose en un punto de un sólido y posteriormente pulsando el botón central, este punto pasa a ser el centro de la pantalla y punto de rotación de los cambio del punto de vista posteriores. 2º.- Pulsando y manteniendo pulsado el botón central. se realiza un encuadre al mover el ratón. 3.- La rotación del punto de vista se consigue moviendo el ratón, después de pulsar y mantener primero el botón central y luego el botón derecho o izquierdo. 4.- El zoom se consigue moviendo el ratón después de pulsar y mantener el botón central y luego pulsando y soltando el botón derecho o izquierdo. La combinación de los botones anteriores también son validos para realizar el encuadre y zoom en el árbol, pero para ello es necesario tener activo el árbol. Esto se consigue pinchando cualquier rama o línea vertical del árbol, visualizándose el modelo de un color mas oscuro. Para volver a tener activo el modelo, volvemos a pinchar en cualquier rama del árbol. Los iconos que nos permiten realizar zoom, encuadre y cambio del punto de vista están en la barra de herramientas “view” y son:

Si pulsamos dos veces este icono, visualizamos desde el lado opuesto al plano seleccionado de la pieza.

Zoom máximo. Encuadra todo los objetos en la pantalla. Encuadre

Rotación del punto de vista. Zoom mayor.

Zoom menor.

Diferentes puntos de vista: alzado, planta, perfil, isométrico... Punto de vista perpendicular al plano de trabajo.

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Parámetro y configuración para empezar a trabajar.

Antes de empezar a trabajar, debemos especificar los parámetros fundamentales de nuestro entorno de trabajo, ajustando las variables a nuestra necesidades. Para ello seleccionamos del letrero de diálogo “Tools” la opción “Option...”.

Introducción al sketcher

Para comenzar a croquizar seleccionamos el icono y el plano de trabajo, apareciendo las barras propias del módulo de croquización. Las opciones del color naranja son las que están activas como las restricciones geométricas y dimensiónales.

Fuerza las coordenadas a los puntos

Elementos constructivo o standard Barra de herramientas

de restricciones

Barra de herramientas para dibujar

Barra de operaciones en la croquización

Restricciones dimensionales (activadas en color naranja)

Restricciones geométricas (activadas en color naranja)

Posición del cursor.

Opciones del comando seleccionado.

Barra de herramientas de herramientas de croquizar

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La visualización de las barras de herramientas se pueden activar con el botón derecho del ratón sobre cualquier barra de herramientas existente, activando las que nos interese, o dentro del menú “View” en “Toolbars”. Si una barra de herramientas está activa y no es visible, normalmente es porque se encuentra fuera de la pantalla. Para visualizarla se debe cambiar la resolución de la pantalla a una mayor, hasta que aparezca en la pantalla para poder ser desplazada a la zona de la pantalla de Catia. Terminaremos este proceso recuperando la resolución previa de la pantalla. El tamaño y visibilidad de la rejilla se define seleccionando menu Tool => Options... => Mechanical Design => Sketcher Los colores empleados en las distintas entidades, por defecto se pueden definir seleccionando menu Tool => Options... => Parameter => Symbols Donde:

- Resolved constraint.- Restricción correcta, por defecto se muestra en color verde.

- Overconstrained.- Restricción que sobra, por defecto se muestra en color rosa.

Las entidades sin restringir o con grados de libertad se muestran de color blanco, las entidades seleccionadas aparecen de color rojo, y si las entidades son verticales u horizontales aparecen de color azul. Restricciones geométricas/dimensionales en el croquis Las restricciones pueden ser dimensiónales o geométricas (ejemplo: perpendicularidad, tangencia, verticalidad...) y se describen en la barra de

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herramientas “Constraint”. Estas restricciones pueden limitar la posición de los elementos, sus dimensiones y las relaciones entre los elementos. Para crear restricción geométricas debemos seleccionar previamente los elementos que deseamos restringir (si son dos o más elementos, se seleccionan pulsando la tecla CTRL) y posteriormente el icono de restricción

geométrica ���En función de las entidades seleccionadas podrán ser activas unas u otras restricciones. Un ejemplo es el de convertir dos líneas en perpendiculares.

Tipo de restricción geométrica

Símbolo

Perpendicularidad �

����

Paralelismo ���

Coincidente Concéntrico Vertical

��� Horizontal Fijar entidad Dimensión radio

Los símbolos que pueden aparecer en la pantalla al restringir los elementos pueden ser algunos que aparecen en la siguiente tabla. Estos símbolos pueden ser seleccionados y eliminados, en el caso de ser incorrecta la relación que representa.

Dimensión diámetro

Las cotas de las dimensiones lineales/angulares y las posiciones de los elementos en los croquis, aparecen de forma automática empleando el

comando de restricciones dimensionales � si previa o posteriormente se seleccionan los elementos a acotar, indicando su posición mediante el arrastre del ratón. Si deseamos elegir alguna de las opciones de acotación, se pulsa el botón derecho del ratón, apareciendo un menú contextual. Un ejemplo, muy simple, es la acotación horizontal de una línea inclinada.

Restricciones geométrica Restricciones dimensiónales

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Ejercicio nº1. Diseño de una pieza que tiene un perfil en L de 100X100 mm con un chaflan, un redondeo y una longitud de 1000 mm.

1º.- Se comienza con el comando profile , con las opciones activas (color naranja): de la rejilla (Grid), de forzar coordenados a los puntos (Snap to Point), de las restricciones geométricas, de las restricciones dimensionales y de dibujo de los segmentos rectos, todas ellas dentro de las herramientas de croquización “Sketch tools”.

La tecla tabulador TAB nos permite cambiar entre las distintas opciones de los parámetros que podemos introducir, dentro la barra de herramientas de “Sketch tools”. 2º.- Se dibuja los 6 segmentos de la polilínea comenzando por el origen de coordenadas. Si los segmentos son verticales y horizontales nos aparecen indicadas las restricciones de verticalidad y horizontalidad.

3º.- Se acota con el comando Al acotar por completo el croquis y por lo tanto no tener grados de libertad, éste aparece de color verde.

4º.- El redondeo se realiza con el comando , con la opción de recortar ambas líneas activas.

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Para realizar el redondeo se puede seleccionar las dos líneas o su punto de intersección. El radio del redondeo inicial es función del punto que se indique en pantalla, para modificar su valor se pulsa dos veces seguidas sobre el valor de la cota apareciendo un letrero de diálogo donde se puede modificar su valor a 10mm.

5º.- El chaflán se realiza con el

comando , con la opción recortar ambas líneas activa y eligiendo la opción de longitud y ángulo (l=5 mm A=45º) 6º.- Obteniendo el croquis final totalmente definido por sus restricciones geométricas y dimensionales, al que aplicaremos una operación de extrusión

“Pad” con una longitud de 1000 mm.

Es posible que al realizar la extrusión de la pieza nos aparezca el siguiente letrero de diálogo, informándonos que no se puede realiza la extrusión, por no existir un contorno perfectamente cerrado.

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Algunos de los errores típicos por lo que los croquis no están con un contorno perfectamente cerrado son:

a) Líneas flotantes que sobran.

b) Líneas que sobrepasan la intersección.

c) Contornos abiertos.

d) Líneas superpuestas

e) Estar sobre restringido

Localizar donde está el error en algunos casos como el d) resultaría muy difícil si no se dispone de herramientas para localizar la discontinuidad del contorno cerrado. Para ello nos es de gran ayuda el comando “Sketch Análisis” de la barra de herramientas “Tools”. Pinchando en la línea 7 aislada, se visualiza su posición en pantalla, para poder decidir el tipo de corrección a realizar, bien borrarla o convertirla en línea constructiva.