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Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 1 UNIVERSIDADE POSITIVO CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA DISCIPLINA DE SSM1 (SIMULAÇÃO DE SISTEMAS MECÂNICOS 1) APOSTILA DE INTRODUÇÃO A MODELAGEM 3D NO PRO-ENGINEER Aluno:______________________________________________________________ CURITIBA 2014 Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 2 NOTA DO AUTOR: O material que segue não tem como objetivo ter um conteúdo suficiente para se tornar um material de treinamento em CAD no Pro-E. Este material foi criado com o objetivo de ajudar o aluno no início do processo de aprendizagem do aplicativo Pro-Engineer. Este material não esgota o assunto, ele simplesmente introduz o aluno nesta área do conhecimento, Para uma formação completa é necessário mais pesquisa em conteúdos que não estão cobertos aqui. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 3 SUMÁRIO 1 BREVE HISTÓRIA DO CAD ............................................................................. 7 2 GENERALIDADES ............................................................................................ 9 2.1 O CAD E ALGUMAS DE SUAS APLICAÇÕES .............................................. 9 3 MANIPULANDO PASTAS, ARQUIVOS E MEMÓRIA NO PRO-E ................. 10 4 CONTROLAR VISUALIZAÇÃO DA PEÇA ..................................................... 13 5 CONCEITOS GERAIS SOBRE MODELAMENTO 3D .................................... 16 5.1 CONCEITO CENTRADO NO MODELO ....................................................... 16 5.2 CONCEITO DE ASSOCIATIVIDADE ............................................................ 17 5.3 EXTENSÕES DOS NOMES DOS ARQUIVOS............................................. 18 5.4 CONCEITO FEATURE BASED .................................................................... 18 5.5 CONCEITO DE PARENTESCO E INTENSÃO DE PROJETO ..................... 20 6 RASCUNHOS .................................................................................................. 23 6.1 LINHAS EM RASCUNHOS ........................................................................... 23 6.2 CÍRCULOS EM RASCUNHOS ..................................................................... 26 6.3 COTAS EM RASCUNHOS ........................................................................... 28 6.3.1 RESTRIÇÕES EM RASCUNHOS .......................................................... 31 6.4 RESTRIÇÕES EM RASCUNHOS ................................................................ 31 6.5 FERRAMENTAS EM RASCUNHOS ............................................................. 35 6.6 PALETAS EM RASCUNHOS........................................................................ 38 7 SÓLIDOS POR EXTRUSÃO ........................................................................... 42 7.1 EXERCÍCIOS DE MODELAGEM 3D DE PEÇAS SIMPLES......................... 44 Fazer os desenhos a seguir ................................................................................ 44 8 SÓLIDOS POR REVOLUÇÃO ........................................................................ 46 8.1 EXERCÍCIOS DE MODELAGEM 3D DE PEÇAS SIMPLES......................... 47 9 FUROS ............................................................................................................ 47 9.1 FUROS SIMPLES ......................................................................................... 48 9.2 FURO PADRONIZADO ................................................................................ 50 Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 4 10 RAIO DE ARREDONDAMENTO DE ARESTAS ........................................... 53 10.1 RAIO CONSTANTE .................................................................................... 53 11 CHANFRO ..................................................................................................... 56 11.1 CHANFRO DE ARESTA ............................................................................. 56 12 CAVIDADES .................................................................................................. 59 13 NERVURAS ................................................................................................... 60 14 PLANOS E EIXOS DE REFERÊNCIA .......................................................... 62 15 ESPELHO ...................................................................................................... 65 16 CÓPIA ........................................................................................................... 66 Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 5 EXERCÍCIOS (COM CONSULTA AO PORTAL) Exercício 1 – Definir uma pasta dentro do C: /Temp com sendo o "Working Directory" do Pro-E ....................................................................................................................... 11 Exercício 2 – Eliminar versões velhas da peça ............................................................ 12 Exercício 3 – Limpar a memória RAM de arquivos não mais utilizados ....................... 13 Exercício 4 – Limpar tela ocultando Datum ................................................................. 14 Exercício 5 – Praticando Spin Pan Zoom .................................................................... 15 Exercício 6 – Aplicando cores à peça e à face da peça ............................................... 15 Exercício 7 – Parentesco com intensão de projeto adequada ..................................... 21 Exercício 8 – Parentesco com intensão de projeto não adequada .............................. 22 Exercício 9 – Criar linhas em rascunhos ...................................................................... 24 Exercício 10 – Ciar círculos em rascunhos .................................................................. 26 Exercício 11 – Aplicar cotas em rascunhos ................................................................. 29 Exercício 12 – Trabalhar com restrições em rascunhos .............................................. 32 Exercício 13 – Trabalhar com ferramentas em rascunhos ........................................... 36 Exercício 14 – Trabalhar com arredondamentos em rascunhos .................................. 38 Exercício 15 – Trabalhar com paletas em rascunhos .................................................. 39 Exercício 18 – Aplicar furos simples ............................................................................ 49 Exercício 19 – Aplicar furos padronizados ................................................................... 52 Exercício 20 – Aplicar um raio em um conjunto de arestas ......................................... 54 Exercício 21 – Aplicar um raio de arredondamento completo de face ......................... 56 Exercício 23 – Aplicar um chanfro em uma aresta....................................................... 58 Exercício 26 – Criar cavidade em um sólido ................................................................ 59 Exercício 27 – Aplicar reforço ...................................................................................... 61 Exercício 28 – Criar planos e eixos de referência ........................................................ 63 Exercício 29 – Exercício desafio envolvendo a criação de planos e eixos de referência ..................................................................................................................................... 64 Exercício 30 – Aplicar espelhamento ........................................................................... 65 Exercício 31 – Aplicar cópias ....................................................................................... 67Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 6 Exercício A 1 – Biela .................................................................................................... 69 Exercício A 2 – Parafuso 1 .......................................................................................... 69 Exercício A 3 – Trava 1 ................................................................................................ 70 Exercício A 4 – Trava 2 ................................................................................................ 70 Exercício A 5 – Trava 3 ................................................................................................ 71 Exercício A 6 – Eixo com rasgo ................................................................................... 71 Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 7 1 BREVE HISTÓRIA DO CAD Aproximadamente a 30 anos atrás os desenhos eram feitos em papeis, exigindo uma grande área física do layout do prédio para as enormes pranchetas e mesas de reunião de projeto e limitando a troca de dados ao meio físico (papel + correio). O desenhista projetista precisava ter um profundo conhecimento de geometria analítica. Pequenas mudanças significavam raspagem e redesenho, enquanto que grandes alterações poderiam significar fazer tudo do início. Devido a esta dificuldade, o “jeitinho” no desenho era comum. Mudanças em um desenho tinham que ser feitas nos desenhos de conjunto, com gerenciamento próprio. Os estudos eram feitos com uma folha sobre a outra, sendo que as folhas de desenho eram afetadas pela umidade, ainda com a limitação bi-dimensional do plano do papel. Os originais, à medida que eram tiradas cópias, ficavam destruídos, além de ser comum o seu extravio. Necessitando de grande espaço para armazenagem. O surgimento do CAD veio a modificar este cenário drasticamente. 1955, é desenvolvido o sistema de defesa aérea SAGE (semi automatic ground environment) da Força Aérea Americana Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 8 1957, é desenvolvido o primeiro sistema comercial de programação de controle numérico, o PRONTO, pelo Dr. Patrick J. Hanratty („pai do CAD/CAM‟). 1960, desenvolvido o projeto SKETCHPAD, considerado o primeiro passo na direção do CAD comercial. Na década de 70, várias empresas dos setores automobilístico e aeroespacial, como GM, Chrysler e Lockheed desenvolveram, internamente, programas de CAD. 1972 aconteceu a primeira exibição de um sistema 3D CAD/CAM. 1977, primeiros passos para o 3D - início do desenvolvimento do CATIA (Computer-Aided Three-Dimensional Interactive Application). 1979, Mike and Tom Lazear desenvolveram o primeiro software de CAD para PC. No fim dos anos 70, um sistema típico de CAD consistia em um microcomputador de 16-bit, com máximo de 512 Kb de memória e com 20 à 300 Mb de espaço em disco, a um custo de 125.000 USD. A década de 80 é marcada pelo lançamento de vários softwares de CAD, onde podemos citar o Catia (1982), o Autocad (1982), Versa cad (1980), Unigraphics (1981). A década de 90 é marcada por várias aquisições e fusões. 1992, Autodesk lança o 3D Studio versão 2 para DOS. O desenvolvimento dos sistemas CAD acompanhou o desenvolvimento do hardware dos computadores. Os novos processadores matemáticos executam cálculos rápidos que permitiram o desenvolvimento, principalmente, na parte de interface gráfica. Outro grande avanço nos sistemas CAD veio não diretamente do desenvolvimento dos aplicativos, mas sim com o advento da internet. Hoje, devido ao caráter eletrônico de armazenamento dos dados, é possível trocar informações em qualquer local do mundo, o que permite, por exemplo, que o projeto de uma cabine de caminhão seja feito nos Estados Unidos, enquanto que o projeto do chassis deste Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 9 mesmo caminhão seja feito na Índia, com o projeto da instalação do motor sendo feito na Alemanha, tudo em tempo real. Outro grande passo no desenvolvimento dos sistemas de CAD foi a parametrização, que é a representação do sólido por parâmetros, e não dimensões. Estes parâmetros podem assumir diferentes valores, e o modelo sólido altera- se de forma e refletir o novo parâmetro. Não se altera mais o modelo sólido, mas sim os seus parâmetros, permitindo também a criação de relação entre os parâmetros, como a relação de que o raio externo de dobra de uma chapa ser igual ao raio interno mais uma vez a espessura da chapa. 2 GENERALIDADES 2.1 O CAD E ALGUMAS DE SUAS APLICAÇÕES CAD são as iniciais de Computer Aided Design, os seja, aplicativos que utilizam o computador para auxiliar em projetos de peças de engenharia. A ferramenta CAD é muito usada na engenharia moderna, principalmente após a evolução dos processadores matemáticos modernos, que permitiram o uso de PCs com processadores matemáticos avançados e placas de vídeo de alta capacidade. A principal vantagem em utilizar estas ferramentas está no fato de que é possível reduzir o tempo total entre projeto inicial e a sua introdução na linha de produção, principalmente quando o sue uso está associado ao uso do CAE, pois diferentes conceitos podem ser testados virtualmente, com rapidez e segurança, obtendo-se resultados precisos e rápidos. Convém deixar claro que, em muitos casos, uma fase de testes de verificação e validação ainda são importantes e necessárias, mas, definitivamente, os testes tem hoje a função, conforme dito acima, de verificação, e não mais de desenvolvimento. Está pequena diferença de palavras significa uma enorme diferença de tempo e dinheiro, pois, o conceito de testes para desenvolvimento de soluções está associado ao tradicional método de tentativa e erro. Ou seja, projeta-se uma peça, constrói-se um protótipo, inicia-se o teste, detectam-se interferências ou Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 10 inconsistências de funcionamento, e isto retroalimenta o processo, e então um novo protótipo é construído e tudo é repetido. Resumidamente, o CAD permite o desenvolvimento de um produto novo e melhor, com menor custo e em um menor intervalo de tempo. É claro também que as ferramentas CAD possuem um custo associado, ou seja, é necessário ter uma licença de um determinado software, um computador com elevado poder de processamento, e pessoas treinadas para operar tal sistema e interpretar os dados e resultados. 3 MANIPULANDO PASTAS, ARQUIVOS E MEMÓRIA NO PRO-E O Pro-E exige certa atenção do usuário quando a manipulação de arquivos e pastas. Para usuários iniciante, é conveniente adotar uma rotina de trabalho a fim de manter o controle dos arquivos que estão sendo trabalhados. É conveniente criar uma pasta única para armazenar todos os arquivos Pro-E. Após criar esta pasta de trabalho é necessário indicar esta pasta como sendo a pasta de trabalho do Pro-E, conhecida como working directory. Isto é conseguido pela sequência de comandos "File / Set Working Directory". Uma janela de navegação por pasta é iniciada e o usuário deve localizar a pasta desejada finalizando com "OK". Este procedimento deve ser repetido sempre toda a vez que o Pro-E é inicializado. Outro ponto importante para ser observado, principalmente para usuários iniciante, é remover o hábito de abrir um arquivo com duplo click diretamente sobre ele, como fazemos com arquivos word ou excel. No Pro-E alguns cuidados devem ser tomados, e o melhor caminho é, primeiro abrir o aplicativo Pro-E, e abrir os arquivos das peças usando o comando “File / Open”. Resumidamente temos: 1. Ter uma pasta única com osarquivos Pro-E. 2. Abrir o aplicativo Pro-E. 3. Definir a pasta que contém os arquivos Pro-E como sendo a pasta de trabalho. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 11 4. Abrir os arquivos da pasta de trabalho usando o comando “File / Open”. Estes quatro passos irão ajudar muito principalmente aos usuários iniciantes do Pro-E. Nota: Não utilize acentuação ou caracteres especiais tanto para nome de peças quanto para nome das pastas. Exercício 1 – Definir uma pasta dentro do C: /Temp com sendo o "Working Directory" do Pro-E 1 Utilize o Windows Explorer e crie uma pasta chamada de "arquivos_pro_e" dentro do C:/Temp, e copie os arquivos da aula de hoje para esta pasta. 2 Inicie o Pro-E e aplique o comando "File / Set Working Directory" 3 Encontre a pasta criada no C:/Temp no passo 1, finalizando com "OK" 4 Para confirmar que a pasta foi corretamente definida como Working Directory, clique sobre o botão mostrado ao lado, que está dentro da janela de "Common Folders" no lado esquerdo da tela. 5 Observe que o endereço apontado em "Folder Content" é alterado mostrando a área do C:/Temp e a pasta criada 6 Com o comando “File / Open”, ou com o ícone mostrado ao lado, abra o arquivo “barra_cilindrica_1.prt” que está gravado dentro da pasta de trabalho. IMPORTANTE: SEMPRE ABRA PEÇAS DO PRO-E ASSIM, OU SEJA, PELO COMANDO "FILE / OPEN". 7 working_directory.wmv O filme ao lado ilustra a solução do exercício. Com a pasta de trabalho definida corretamente, resta agora entender como o Pro-E armazena os arquivos. Este aplicativo tem uma particularidade interessante. Toda a vez que o usuário clica no botão "Save", o arquivo é salvo, até aí não tem novidade, mas a diferença é que o arquivo não é salvo sobre-escrevendo o anterior, como acontece com os aplicativos word ou excel, e sim uma nova cópia é criada, criando então uma nova versão da peça. Isto é bom por um lado, pois permite que versões antigas da peça sejam recuperadas quando necessário, mas, por outro lado, cria um inconveniente de Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 12 confundir o usuário sobre qual das versões seria a versão final, além do que consome espaço desnecessário em disco. Por exemplo, em se clicando 9 vezes no botão “Save”, nove arquivos com o mesmo nome são criados na pasta de trabalho, cada um em uma versão diferente. As versões antigas podem ser eliminadas aplicando o comando “File / Delete / Old Versions" e confirmando sobre o "Check Mark" na cor verde. NOTA: Este comando só funciona se a pasta de trabalho (working directory) foi corretamente definida. Este comando limpa o disco eliminando todas as versões antigas deixando somente a última versão gravada. Exercício 2 – Eliminar versões velhas da peça 1 Continuando do exercício anterior. 2 Abra um Windows Explorer e verifique que na pasta “arquivos_pro_e” criada anteriormente existe somente um arquivo para cada nome de peça. Observe que aparece somente uma vez a peça "barra_cilindrica_1.prt". 3 Salve a peça várias vezes com o comando "File / Save". 4 Agora retorne para o Windows Explorer e veja que existem mais de um arquivo com o mesmo nome "barra_cilindrica_1.prt". Qual deles seria a última versão? Quais deles eu poderia matar para limpar o disco? 5 Volte para o Pro-E e agora rode o comando "File / Delete / Old Versions" confirmando com o Check Mark verde para a peça "barra cilíndrica_1.prt". Observe na parte superior esquerda da tela que apareceu a seguinte mensagem. . 6 Volte para o Windows Explorer e veja que agora só existe um arquivo com o nome de "barra_cilindrica_1.prt". Este é o último arquivo salvo, ou seja, a última versão da peça. 7 Nota: Este procedimento é muito importante, principalmente quando finalizada uma avaliação e o aluno tem que entregar o último arquivo salvo ao professor. 8 matar_versoes.wmv O filme ao lado ilustra a solução do exercício. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 13 Quando não se deseja mais trabalhar em uma peça mas deseja-se continuar com o Pro-E aberto, deve-se fechar a peça com o comando "File / Close Window". Aparentemente a peça foi fechada, entretanto, a última versão desta peça ainda está na memória virtual do aplicativo. Eventualmente isto não atrapalha o andamento do aplicativo, mas alguma memória RAM está sendo consumida sem necessidade. Para limpar esta memória RAM é necessário rodar o comando "File / Erase / Not Displayed". Exercício 3 – Limpar a memória RAM de arquivos não mais utilizados 1 Continuando do exercício anterior, feche a peça que está na tela com o comando "File / Close Window". 2 Ative a janela “Common Folders” clicando sobre o ícone localizado na parte esquerda da tela. Clique no botão In Session mostrado ao lado e veja que a peça "barra_cilindrica_1" ainda aparece na lista de peças ativas na memória do computador. 3 Para limpar a memória RAM do computador, rode o comando "File / Erase / Not Displayed". 4 Clique novamente no botão mostrado ao lado e veja que a peça "barra_cilindrica_1" não mais aparece na lista de peças ativas na memória do computador. 4 CONTROLAR VISUALIZAÇÃO DA PEÇA Eventualmente, para trabalhar-se com uma peça no Pro-E, é conveniente ocultar algumas informações gráficas que, para o momento, podem estar mais atrapalhando do que ajudando. Os planos, eixos, e pontos de referência e sistema de coordenadas, conhecidos como "Datum", estão incluídos nesta gama de informações que podem sem ocultadas momentaneamente. A apresentação ou ocultação destes é controlada pelos ícones . Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 14 Exercício 4 – Limpar tela ocultando Datum 1 Continuando do Exercício 1... 2 Observe que a peça está apresentada um pouco poluída com informações de "Datum". 3 Desabilite os ícones e identifique as mudanças que ocorrem na área gráfica onde a peça está mostrada. 4 Observe que a peça agora está com uma apresentação mais limpa. Além da possível seleção do que se deseja mostrar na peça, deixando-a mais “limpa”, é possível controlar o seu ângulo de visão. Spin = Giro livre da peça em torno do “Spin Center”. É conseguido movimentando-se o mouse com o botão central pressionando. Para um giro em outro ponto diferente do “Spin Center” é necessário desabilitar o ícone . Agora o giro ocorre em torno do ponto na tela onde o botão central do mouse foi pressionado. Pan = Movimento no plano da tela. É conseguido pressionando-se simultaneamente a tecla “Shift” e o botão central do mouse. Zoom = Modifica o tamanho de apresentação da peça. É conseguido pelo rolar do botão central do mouse para cima e para baixo. Previous = Coloca o modelo na sua orientação anterior. É conseguido por “View / Orientation / Previous”. Refit = Enquadra o modelo na tela. É conseguido por “View / Orientation / Refit” ou pelo ícone . Vistas pré-definidas = Orienta o modelo em vistas topo, direita, esquerda, etc. É obtida através do ícone . A orientação padrão pode ser obtida com “Ctrl + D”. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 15 Exercício 5 – Praticando Spin Pan Zoom 1 Continuando do exercício anterior... 2 Pratique os comandos mencionados anteriormente. É possível também aplicar cor em uma peça ou em faces de uma peça, para tanto basta clicar sobre a seta ao lado do ícone e selecionar a cor desejada disponível no palet denominado de “My Appearances”, conforme mostrado abaixo: Para aplicar a cor em uma face bastaseleciona-la com o pincel. Para mais faces deve-se pressionar o botão Ctrl. Para aplicar a cor para a peça como um todo deve-se clicar sobre o nome da peça na árvore de criação. É possível editar as cores padão, alterando a sua intensidade, brilho, reflexo, transparência, etc. Para tal basta clicar sobre a seta ao lado do ícone e selecionar a função “Edite Model Apearences”. Exercício 6 – Aplicando cores à peça e à face da peça 1 Com o comando “File / Open”, ou com o ícone mostrado ao lado, abra o arquivo “p_ip_1.prt” que está gravado dentro da pasta de trabalho. Desabilite os ícones de visualização dos datum a fim de deixar a peça mais “limpa”. 2 Clique sobre a seta triangular do ícone mostrado ao lado, e selecione a cor vermelha disponível no palet de cores. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 16 3 Pressionado o botão “Ctrl” selecione as faces internas dos furos para aplicar a cor vermelha a elas e finalize com OK. 4 Repita o passo 3 porém selecionando agora a cor amarela. Clique sobre o nome da peça localizado na árvore de criação para aplicar a cor na peça como um todo, e finalize com OK. 5 Ajuste a cor amarela a fim de torná-la mais agradável com menos brilho. 6 cores.wmv O filme ao lado ilustra a solução do exercício. 5 CONCEITOS GERAIS SOBRE MODELAMENTO 3D Neste capítulo alguns conceitos teóricos 5.1 CONCEITO CENTRADO NO MODELO No Pro-E, como também em vários outros programas de modelamento sólido, o modelo 3D é o centro, os outros aplicativos o chamam a fim de ser utilizado em uma forma específica. Modelo 3D CAE Montagem Desenho 2D CAM Por exemplo, um desenho 2D chama o modelo 3D para criar as vistas, as cotas, etc. Uma montagem chama os diversos modelos a fim de apresentá-los unidos Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 17 uns aos outros. Uma simulação de usinagem CAM chama o modelo como referência para a usinagem de uma peça bruta até atingir a forma do modelo. O modelo não é copiado. Ele é chamado, ou seja, o desenho 2D, a montagem ou a simulação CAM, não usam uma cópia do modelo, mas sim o modelo propriamente dito. Neste caso o desenho 2D, a montagem ou a simulação CAM são chamados de arquivos ponteiros, ou seja, eles apontam para determinados modelos sólidos e os chamam para a tela. Se o nome do modelo for alterado ou se o modelo 3D for apagado, então os arquivos ponteiros ficam inconsistentes e não conseguem abrir corretamente. Se uma modificação é feita no modelo 3D ela migra, automaticamente, para todos os arquivos ponteiros que chamam esta peça. Como os arquivos ponteiros somente chamam as peças, então, o tamanho em bytes deste arquivo não tem relação com a soma do tamanho em bytes de cada modelo, conforme a figura abaixo tenta explicar. Montagem 500kB Peça 4 500kB Peça 8 350kB Peça 6 600kB Peça 1 200kB Peça 3 300kB Peça 5 300kB Peça 9 300kB Peça 7 300kB 5.2 CONCEITO DE ASSOCIATIVIDADE Conforme dito anteriormente, as modificações feitas no modelo migram para os outros lugares onde ele é usado, mas também é possível fazer alterações de uma peça na montagem e no desenho, de tal maneira que esta alteração flui automaticamente para o modelo. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 18 Modelo 3D Montagem Desenho 2D Modificações ModificaçõesModificações 5.3 EXTENSÕES DOS NOMES DOS ARQUIVOS A maioria dos SW de CAD assumem extensões de arquivos associadas a sua aplicação, ou seja, arquivos de montagem têm uma extensão diferente de um arquivo de desenho, e assim por diante. Para o Pro-E temos: Modelo 3D Montagem Desenho 2D .prt .asm .drw part assembly drawing 5.4 CONCEITO FEATURE BASED O modelo 3D é construído aos poucos, acrescentando-se “material” ou removendo “material” a partir de um modelo de complexidade geométrica simples. Para modelar peças 3D utilizando o conceito feature-based, o usuário pode-se imaginar como sendo um marceneiro que, de posse de uma série de ferramentas, vai modelando um sólido bruto, removendo material ou acrescentando material, até que este atinja a forma final desejada. Veja o exemplo a seguir, que mostra alguns passos que poderiam ser aplicados a fim de criar um modelo 3D. O filme F_B_1.wmv ajuda a entender a evolução das etapas do modelamento. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 19 1º 2º 3º 4º 5º 6º Fim Quando o usuário já conhece a forma 3D final da peça e ele pretende reproduzi-la, uma técnica aplicada ao conceito “feature based” é iniciar uma simplificação mentalmente da peça até atingir uma forma básica simples, conforme a sequência abaixo tenta exemplificar. Veja o filme simplifica.wmv para ajudar a entender um pouco mais tal conceito. Forma inicial complexa 1ª simplificação 2ª simplificação Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 20 3ª simplificação 4ª simplificação 5ª simplificação Forma final simples Depois desta simplificação mental, deve iniciar um processo reverso de detalhamento da peça até atingir a complexidade original. Forma inicial simples 1ª etapa do modelamento 2ª etapa do modelamento 3ª etapa do modelamento 4ª etapa do modelamento 5ª etapa do modelamento Forma final complexa 5.5 CONCEITO DE PARENTESCO E INTENSÃO DE PROJETO Quando uma feature é criada ela sempre se refere a outra já pré-existente. Ou seja, cria-se um laço de relacionamento, ou um parentesco, entre as features. Não tem como evitar o parentesco, portanto, é necessário saber utilizá-lo da melhor forma. A intenção de projeto é o bom uso do parentesco ao criar os modelos. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 21 Um parentesco bom, ou uma correta intenção de projeto, seria, por exemplo, posicionar o centro de um furo em relação a uma face de uma parede. Se a parede se desloca ou se ela fica mais espessa, o furo se desloca a fim de manter o parentesco da distância, o que garante que sempre haverá uma folga suficiente entre o centro furo e a parede para podermos apertar um parafuso com uma ferramenta. Um parentesco ruim, ou uma intenção de projeto não correta, seria, por exemplo, posicionar dois furos pela distância entre as suas tangentes. Neste caso, se o diâmetro do furo alterar, também será alterada a distância de entre centros dos furos, o que pode causar problemas na montagem final. Os exercícios a seguir ajudam a exemplificar os conceitos de parentesco com intensão de projeto adequada e inadequada. Exercício 7 – Parentesco com intensão de projeto adequada 1 Com o comando “File / Open”, ou com o ícone mostrado ao lado, abra o arquivo “p_ip_2.prt” que está gravado dentro da pasta de trabalho. Desabilite os ícones de visualização dos datum a fim de obter uma apresentação mais “limpa” da peça. 2 Clique com o botão da direita do mouse sobre “Extrude 2” e selecione “Edit”. 3 Selecione a medida 15 e altere para 50 + “Enter”, e depois clique sobre o ícone de regeneração. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 22 4 Note que o furo “andou” com o movimento da parede, ou seja, ficou mantida a distância de projeto entre o furo e a parede, permitindo um acesso adequado a uma ferramenta para apertar o parafuso. 5 p_ip_adequada.wmv O filme ao lado ilustra a solução do exercício. Exercício 8 – Parentesco com intensão de projeto não adequada 1Com o comando “File / Open”, ou com o ícone mostrado ao lado, abra o arquivo “p_ip_1.prt” que está gravado dentro da pasta de trabalho. Desabilite os ícones de visualização dos datum a fim de obter uma apresentação mais “limpa” da peça. 2 Clique com o botão da direita do mouse sobre “Extrude 2” e selecione “Edit”. 3 Selecione a medida φ10 e altere para 20 + “Enter”, e depois clique sobre o ícone de regeneração. 4 Note que o segundo furo “andou” com o aumento do diâmetro do primeiro, ou seja, a distância entre centros dos furos ficou alterada, criando uma possível dificuldade de montagem, ou perda de função da peça. 5 p_ip_ruim.wmv O filme ao lado ilustra a solução do exercício. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 23 6 RASCUNHOS Na maioria dos aplicativos de modelamento CAD 3D utilizam do conceito de rascunho para a criação de peças. Um rascunho é um conjunto de linhas feitas em um plano que, depois de adequadamente criadas, irão gerar ou modificar um sólido a partir do movimento destas linhas no espaço. Rascunho Movimento linear no espaço Criação do sólido Para criar um rascunho basta clicar sobre o ícone e selecionar o plano onde o rascunho será executado. Tal plano pode ser um datum plane ou uma face plana já existente na peça. Abaixo segue um exercício sobre a criação de rascunhos. Tal exercício deve ser feito somente após a conclusão dos módulos deste capítulo. 6.1 LINHAS EM RASCUNHOS Existem dois tipos de linhas em rascunhos: Linhas de construção: Tal tipo de linha irá gerar uma geometria 3D quando da extrusão ou da revolução do rascunho. Rascunho Movimento circular no espaço Criação do sólido Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 24 Elas têm um comprimento definido, portanto têm um ponto de início e de fim. O ponto de início e de fim de uma linha de construção pode ser livre, conectado a outra linha, ou tangente a uma circunferência ou a um arco. Linhas auxiliares: As linhas auxiliares ajudam na definição das linhas construtivas, e não geram uma geometria 3D quando da extrusão ou da revolução do rascunho. As linhas de centro tem comprimento infinito, mas podem ser tangentes a uma circunferência ou a um arco, e servem com eixo de giro de um rascunho para criar um sólido por revolução. Qualquer linha pode ser transformada em linha auxiliar por “Edit / Toggle Construction” ou “Ctrl + G”. Exercício 9 – Criar linhas em rascunhos 1 Com o comando “File / Open”, ou com o ícone mostrado ao lado, abra o arquivo “sk_linhas.prt” que está gravado dentro da pasta de trabalho. Desabilite os ícones de visualização dos datum a fim de obter uma apresentação mais “limpa”. 2 Clique direito sobre “Construtiva” (disponível na árvore de features na janela do lado esquerdo da tela) e selecione “Edit Definition”. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 25 3 Clique sobre o ícone de criação de linhas e comece a desenhar a linha vertical mostrada ao lado. Para localizar o ponto de início clique sobre o vértice da linha inclinada, depois leve o mouse para o cruzamento das linhas de referências tracejadas horizontal e vertical e clique neste ponto. Repare na indicação “V” para vertical à medida que você descola o mouse e a reta é criada. 4 Crie uma linha horizontal a partir do ponto de cruzamento das linhas de referências, movendo o mouse para a direita. Repare na indicação “H” para vertical à medida que você descola o mouse e a reta é criada. 5 Crie uma linha inclinada a partir do ponto final da reta horizontal. 6 Crie uma linha vertical a partir do final da reta inclinada. Tal reta deve ter um comprimento aproximado da figura ao lado. Repare na indicação “V”. Clique para finalizar a linha. 7 Crie uma linha horizontal a partir do ponto final da última reta vertical criada. Tal reta deve ter o comprimento tal que o sinal de colinearidade apareça na tela, conforme mostrado ao lado. 8 Feche a figura criando uma linha vertical. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 26 9 O rascunho deve ficar com a forma final conforme mostrado ao lado. Finalize o rascunho com o ícone “Done”. 1 0 Retas_constr.wmv O filme ajuda a entender o exercício. 6.2 CÍRCULOS EM RASCUNHOS O Pro-E possibilita a criação de círculos por quatro maneiras: Centro e ponto: Define-se um local para o centro e um outro ponto para fixar o diâmetro deste círculo. Concêntrico: É semelhante ao anterior, só que o ponto central está vinculado a um círculo preexistente. Por 3 pontos: Neste caso seleciona-se 3 locais no espaço e o círculo é definido por estes pontos. Por 3 tangentes: É semelhante ao anterior, só que os pontos não são diretamente selecionados. O que se indica são 3 entidades e o círculo é traçado por 3 pontos que são tangentes a estas entidades. Os círculos também podem ser modificados de construtivos para auxiliares por intermédio do comando “Edit / Toggle Construction” ou “Ctrl + G”. Exercício 10 – Ciar círculos em rascunhos 1 Abra o arquivo sk_circulos.prt Oculte os planos, eixos, pontos e sistema de coordenadas para ter mais clareza das linhas do arquivo. 9 Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 27 2 Clique direito sobre “CIRCULOS” (disponível na árvore de features na janela do lado esquerdo da tela) e selecione “Edit Definition”. Dentro do ambiente de rascunho aplique a configuração de visualização mostrada ao lado. Inicie a opção de criação de círculo por centro e diâmetro. Crie um círculo com centro no vértice superior do triângulo maior e com o seu o raio no seu ponto médio da reta horizontal intermediária. 4 Inicie a opção de criação de círculo por três pontos. Crie um círculo pelos 3 vértices do triângulo maior. 5 Inicie a opção de criação de círculo por três tangentes. Crie um círculo tangente às três linhas do triângulo maior. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 28 6 Inicie a opção de criação de círculo concêntrico. Crie um círculo concêntrico ao círculo superior e com raio igual ao do círculo maior. Após criar os círculos, finalizar o rascunho com o ícone “Done”. 7 circulos.wmv O filme ajuda a entender o exercício. 6.3 COTAS EM RASCUNHOS É importante cotar o rascunho de forma a refletir a sua intenção de projeto, ou seja, cotar as medidas que são importantes e funcionais para a peça quando aplicada em uma máquina por exemplo. Isto é importante pois as cotas utilizadas no rascunho são, automaticamente, apresentadas no desenho, portanto, um rascunho bem dimensionado já é um bom passo para a construção rápida de um desenho 2D. As cotas são iniciadas clicando-se sobre o ícone dentro do rascunho. O Pro-E inicialmente pre-dimensiona o rascunho recém criado com cotas chamadas “fracas”, que são representadas na cor cinza. À medida que as cotas desejadas pelo usuário são introduzidas as cotas fracas são eliminadas. Uma cota fraca pode ser transformada em cota forte com um clique direito sobre ela e selecionando a opção “strong”. De modo geral uma cota é gerada com um, dois ou três cliques de seleção e um clique com o botão central para finalizar e posicionar a cota. Para cotar: Comprimento de reta: Clique de seleção sobre a reta e clique central do mouse para posicionar a cota. Ângulo: Cliques de seleção para a seleção de duas entidades lineares (retas, eixos, linhas dereferências, etc) e clique central para posicionar a cota. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 29 Distância entre pontos: Cliques para a seleção dos pontos e clique central para posicionar a cota. A localização do clique central vai indicar de a cota é vertical, horizontal ou inclinada. Raio: Um clique para selecionar o círculo ou arco e um clique central para posicionar a cota. Diâmetro: Duplo clique de seleção no círculo ou arco e um clique central para posicionar a cota. Diâmetro de revolução: Um primeiro clique de seleção sobre a entidade, um segundo clique de seleção sobre a linha de centro, e um terceiro clique novamente sobre a entidade, e um clique central para finalizar e posicionar a cota. Para alterar o valor da cota basta selecionar o ícone e depois dar um duplo clique sobre o valor numérico da cota; alterar o valor e pressionar “Enter”. Exercício 11 – Aplicar cotas em rascunhos 1 Abra o arquivo sk_cotas.prt Oculte os planos, eixos, pontos e sistema de coordenadas para ter mais clareza das linhas do arquivo. 2 Clique direito sobre “COTAS1” (disponível na árvore de features na janela do lado esquerdo da tela) e selecione “Edit Definition”. Dentro do ambiente de rascunho aplique a configuração de visualização mostrada ao lado. 3 3 Dimensione o rascunho de forma que ele fique igual à figura mostrada abaixo. NOTA: Observe que as cotas fracas (cotas na cor cinza) vão desaparecendo. Após finalizar as cotas, sai do rascunho com o ícone “Done”. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 30 4 De Para Esconda o rascunho clicando direito sobre “COTAS1” e selecionando a opção “Hide”. 5 cotas_1.wmv O filme ajuda a entender o exercício até esta parte. 6 Clique direito sobre “COTAS2” (disponível na árvore de features na janela do lado esquerdo da tela) e selecione “Edit Definition”. 7 Dimensione o rascunho de forma que ele fique igual à figura mostrada abaixo. NOTA: Observe que as cotas fracas (cotas na cor cinza) vão desaparecendo. Após finalizar as cotas, sai do rascunho com o ícone “Done”. 8 De Para Esconda o rascunho clicando direito sobre “COTAS2” e selecionando a opção “Hide”. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 31 9 cotas_2wmv O filme ajuda a entender o exercício até esta parte. 6.3.1 RESTRIÇÕES EM RASCUNHOS Modele tridimensionalmente os exercícios abaixo, lembrando que cada desenho deve corresponder a um arquivo isoladamente. Peça 1 – Esp 15mm Peça 2 – Esp 15mm 6.4 RESTRIÇÕES EM RASCUNHOS As restrições em um rascunho desempenham um papel importantíssimo na criação da geometria básica que depois será transformada em um sólido 3D. As restrições são correlações geométricas entre as entidades, representadas por ícones como mostrado abaixo. Vertical = força uma reta em ser vertical ou coloca pontos alinhados verticalmente. Horizontal = força uma reta a ser horizontal ou coloca pontos alinhados horizontalmente. Perpendicular = força que duas retas sejam perpendiculares entre si. 9 Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 32 Tangent = força posicionamento relativo de tangência entre reta e círculo (ou arco) e entre círculos (ou arcos). Midpoint = força o posicionamento de um vértice no ponto central de uma reta. Coincident = força o posicionamento alinhado para duas entidades ou força a coincidência de dois vértices em um mesmo ponto. Symmetric = força uma simetria em relação a uma linha de centro. Equal = força com que duas retas tenham o mesmo comprimento ou que dois arcos, ou círculos, tenham o mesmo raio. Parallel = Faz linhas paralelas entre si. Exercício 12 – Trabalhar com restrições em rascunhos 1 Abra o arquivo sk_restr.prt Oculte os planos, eixos, pontos e sistema de coordenadas para ter mais clareza das linhas do arquivo. 2 Clique direito sobre “Sketch1” (disponível na árvore de features na janela do lado esquerdo da tela) e selecione “Edit Definition”. Dentro do ambiente de rascunho aplique a configuração de visualização mostrada ao lado. 3 Clique sobre o ícone das restrições e selecione “Equal” e selecione os dois círculos. Observe os os círculos passaram a ter o mesmo valor de raio, indicado pelos índices “R1”. 4 Clique sobre o ícone das restrições e selecione “Horizontal” e selecione os dois centros dos círculos. Observe os os círculos passaram a ter o centro alinhado no mesmo horizonte, indicado pelos pequenos traços horizontais. 5 Clique sobre o ícone das restrições e selecione “Coincident”, e selecione o centro de um dos círculos e a linha de referência horizontal (linha tracejada). Observe o centro do círculo agora está coincidente com a linha tracejada. Finalize o rascunho com o ícone “Done”. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 33 6 De Para Esconda o rascunho clicando direito sobre “Sketch1” e selecionando a opção “Hide”. 7 sk_restr_1.wmv O filme ajuda a entender o exercício até esta parte. 8 Clique direito sobre “Sketch2” (disponível na árvore de features na janela do lado esquerdo da tela) e selecione “Edit Definition”. 9 Clique sobre o ícone das restrições e selecione “Midpoint” e selecione o centro do círculo e a linha vertical direita do retângulo. Observe que o centro do círculo agora está posicionado no ponto central da reta. 1 0 Clique sobre o ícone das restrições e selecione “Coincident” e selecione o círculo e o vértice direito da linha superior do retângulo. Observe que o círculo agora está coincidente com o vértice. Finalize o rascunho com o ícone “Done”. 1 1 sk_restr_2.wmv O filme ajuda a entender o exercício até esta parte. 1 2 De Para Esconda o rascunho clicando direito sobre “Sketch2” e selecionando a opção “Hide”. 1 3 Clique direito sobre “Sketch3” (disponível na árvore de features na janela do lado esquerdo da tela) e selecione “Edit Definition”. 1 4 Clique sobre o ícone das restrições e selecione “Perpendicular” e selecione a linha superior e a linha da direita do paralelogramo. Observe que estas duas agora estão perpendiculares. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 34 1 5 Clique sobre o ícone das restrições e selecione “Perallel” e selecione a linha superior e a linha inferior do paralelogramo. Observe que estas duas agora estão paralelas. 1 6 Clique sobre o ícone das restrições e selecione “Equal” e selecione, novamente, a linha superior e a linha inferior do paralelogramo. Observe que estas duas agora estão com o mesmo comprimento. 1 7 Clique sobre o ícone das restrições e selecione “Vertical” e selecione a linha inferior inclinada do paralelogramo. Observe que esta reta agora está na vertical. 1 8 Clique sobre o ícone das restrições e selecione “Coincident” e selecione a linha inferior e a linha de referência tracejada horizontal. Depois selecione a linha vertical e a linha tracejada vertical. Observe que esta reta agora a figura está coincidente com as duas linhas tracejadas de referência. Finalize o rascunho com o ícone “Done”. 1 9 sk_restr_3.wmv O filme ajuda a entender o exercício até esta parte. 2 0 De Para Esconda o rascunho clicando direito sobre “Sketch3” e selecionando a opção “Hide”. 2 1 Clique direito sobre “Sketch4” (disponível na árvore de features na janela do lado esquerdo da tela) e selecione “Edit Definition”. Prof. CláudioCarreirão e Márcio Catapan 35 2 2 Clique sobre o ícone das restrições e selecione “Coincident” e selecione o vértice da linha inferior e o vértice do arco. Observe que esta reta agora que os o gap da figura foi eliminado. 2 3 Clique sobre o ícone das restrições e selecione “Tangent” e selecione a linha inferior e o arco direito. Observe que esta reta inferior agora está tangente ao arco da direita da mesma forma que a superior. Finalize o rascunho com o ícone “Done”. 2 4 sk_restr_4.wmv O filme ajuda a entender o exercício até esta parte. 6.5 FERRAMENTAS EM RASCUNHOS O Pro-E possui algumas ferramentas que ajudam na construção dos rascunhos. São elas: Trim/Delete: Com esta função um simples clicar e arrastar elimina as porções das entidades não desejadas Trim Corner: Esta função interrompe ou prolonga duas entidades no seu cruzamento. Deve-se selecionar a porção da entidade que se deseja manter. Divide: Permite dividir uma entidade em porções iguais. Mirror: Aplica o espelhamento das entidades selecionadas em relação a uma linha de centro auxiliar. Circular: Aplica um raio de arredondamento entre duas entidades. Chamfer: Aplica um chanfro entre duas entidades. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 36 Exercício 13 – Trabalhar com ferramentas em rascunhos 1 Abra o arquivo sk_ferramentas.prt Oculte os planos, eixos, pontos e sistema de coordenadas para ter mais clareza das linhas do arquivo. 2 Clique direito sobre “DYNA_TRIM” (disponível na árvore de features na janela do lado esquerdo da tela) e selecione “Edit Definition”. Dentro do ambiente de rascunho aplique a configuração de visualização mostrada ao lado. 3 Clique no ícone indicado ao lado para o “trim” dinâmico. Clique e arraste sobre as arestas indicadas na figura ao lado, onde as linhas vermelhas representam o movimento do mouse com o botão de seleção pressionado. 4 Forma final do rascunho após aplicação da ferramenta de “trim”. Finalize o rascunho com o ícone “Done”. 6 De Para Esconda o rascunho clicando direito sobre “DYNA_TRIM” e selecionando a opção “Hide”. 7 Dyna_trim.wmv O filme ajuda a entender o exercício até esta parte. 8 Clique direito sobre “TRIM_EXTEND” (disponível na árvore de features na janela do lado esquerdo da tela) e selecione “Edit Definition”. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 37 9 Clique no ícone indicado ao lado para ativar a ferramenta “trim_extend”. Clique nos pares para o “trim_extend”. Nota: Clique sobre a parte que você deseja manter. Aplique esta ferramenta até que o rascunho atinja a forma mostrada ao lado. Finalize o rascunho com o ícone “Done”. 1 0 trim_extend.wmv O filme ajuda a entender o exercício até esta parte. 1 1 De Para Esconda o rascunho clicando direito sobre “TRIM_EXTEND” e selecionando a opção “Hide”. 1 2 Clique direito sobre “MIRROR” (disponível na árvore de features na janela do lado esquerdo da tela) e selecione “Edit Definition”. 1 3 Clique sobre o ícone ao lado para permitir a seleção de entidades. Clique e arraste de forma a desenhar um retângulo para selecionar todo o rascunho. Clique no ícone indicado ao lado para ativar a ferramenta de “mirror” e selecione a linha de centro auxiliar vertical tracejada. 1 4 Clique sobre o ícone ao lado para permitir a seleção de entidades. Clique e arraste de forma a desenhar um retângulo para selecionar todo o rascunho. Clique no ícone indicado ao lado para ativar a ferramenta de “mirror” e selecione a linha de centro auxiliar horizontal tracejada. Finalize o rascunho com o ícone “Done”. 1 5 mirror.wmv O filme ajuda a entender o exercício até esta parte. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 38 Exercício 14 – Trabalhar com arredondamentos em rascunhos 1 Abra o arquivo sk_arredonda.prt Oculte os planos, eixos, pontos e sistema de coordenadas para ter mais clareza das linhas do arquivo. 2 Clique direito sobre “ARREDONDA” (disponível na árvore de features na janela do lado esquerdo da tela) e selecione “Edit Definition”. Dentro do ambiente de rascunho aplique a configuração de visualização mostrada ao lado. 3 Clique no ícone indicado ao lado para ativar o comando de arredondamento. Aplique arredondamento nos cantos até atingir a forma mostrada ao lado. Finalize o rascunho com o ícone “Done”. 4 arredonda.wmv O filme ajuda a entender o exercício. 6.6 PALETAS EM RASCUNHOS O Pro-E já possui uma base de dados de formas geométricas comuns disponíveis para, simplesmente, serem introduzidas no rascunho. Estas formas geométricas estão armazenadas em uma paleta, e são disponibilizadas a partir do ícone disponível dentro do ambiente de rascunho. Clicando neste ícone abre-se uma gama de opções de formas pre-definidas, agrupadas em diferentes abas, conforme mostrado nas figuras abaixo. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 39 Basta clicar e arrastar a forma desejada para a área de rascunho. Na sequência, basta posicionar a forma adequadamente e informar a sua escala ou eventual ângulo, ou alterar as suas cotas. Exercício 15 – Trabalhar com paletas em rascunhos 1 Abra o arquivo sk_paleta.prt Oculte os planos, eixos, pontos e sistema de coordenadas para ter mais clareza das linhas do arquivo. 2 Clique direito sobre “PALETA” (disponível na árvore de features na janela do lado esquerdo da tela) e selecione “Edit Definition”. Dentro do ambiente de rascunho aplique a configuração de visualização mostrada ao lado. 3 Clique no ícone indicado ao lado e selecione a aba de “Shapes”. Clique e arraste a forma “Racetrack” para a área do rascunho. Altere a escala para 10 e pressione “Enter”. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 40 4 Clique sobre a “mira” na parte central da forma e a arraste até o cruzamento das linhas auxiliares tracejadas vertical e horizontal, de forma que o oblongo fique enquadrado no retângulo. Finalize o rascunho com o ícone “Done” . 5 paletas.wmv O filme ajuda a entender o exercício. Fazer os exercícios da próxima página para fixação dos comandos sketch. Esses exercícios são obrigatórios e valem como APS. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 41 Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 42 7 SÓLIDOS POR EXTRUSÃO Uma maneira de conseguir criar ou modificar um sólido 3D é conseguida através do processo de movimentação linear de um rascunho no espaço. A figura abaixo mostra a criação de uma peça e a sua modificação pelo processo de extrusão, onde um rascunho se movimenta linearmente no espaço, lembrando o processo de fabricação conhecido como extrusão. Rascunho Movimento linear no espaço Criação do sólido Rascunho Movimento linear no espaço Sólido modificado O comando de sólido por extrusão é iniciado a partir do ícone localizado na parte superior direita da tela. Na sequência deve-se selecionar o rascunho que será movimentado linearmente no espaço e então, definir o sentido e o valor do seu movimento. Duplo click para inverter sentido Duplo click para digitar valor Clicar e arrastar para definir valor Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 43 Mais opções são disponíveis no comando de extrusão, como, por exemplo, em relação à profundidadeda extrusão. Tais opções são disponíveis clicando-se na seta preta ao lado do ícone . Extrusão com limite definido por um valor numérico. Extrusão simétrica com limite definido por valor numérico. Extrusão com limite definido automaticamente pela intersecção com a próxima face do sólido. Extrusão total, ou seja, passa por todas as faces do sólido. Extrusão com limite definido pela intersecção com uma determinada face selecionada pelo usuário. Extrusão com limite definido pela intersecção com uma determinada face selecionada pelo usuário. Cabe um esclarecimento em relação às duas últimas opções acima. A figura abaixo mostra o resultado da extrusão de um cilindro pequeno na direção de um semi- cilindro maior. Na figura da esquerda está mostrado o rascunho (círculo em vermelho) antes da extrusão. Nas figuras central e direita estão mostrados os resultados da extrusão utilizando as duas opções de seleção de face. É possível observar que na figura central a extrusão prolongou-se além da face amarela e que na figura da direita a extrusão terminou na face amarela, pois esta opção criou uma extensão da superfície amarela a fim de delimitar a extrusão. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 44 Outra possibilidade é fazer uma extrusão para dois lados com parâmetros diferentes para cada um dos lados. Neste caso deve-se clicar sobre a aba “Options”, e controlar a opção independentemente para cada um dos lados da extrusão. Mais uma possibilidade é fazer a extrusão com espessuramento, ou seja, um rascunho de um círculo pode gerar um tubo com uma determinada espessura de parede. Esta opção é conseguida clicando-se sobre o ícone , informando o valor da espessura no campo numérico e controlando o sentido do espessuramento com o ícone . A extrusão pode ser utilizada também para a remoção de material, como a criação de furos ou cavidades. Quando se deseja que a extrusão resulte em uma remoção de material do sólido existente, deve-se clicar sobre o ícone . 7.1 EXERCÍCIOS DE MODELAGEM 3D DE PEÇAS SIMPLES Fazer os desenhos a seguir Peça 1 Peça 2 Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 45 Peça 3 Peça 4 Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 46 8 SÓLIDOS POR REVOLUÇÃO Além da forma de criar ou modificar um sólido por extrusão, descrita no Capítulo 7, existe a possibilidade de criar ou modificar através do processo de rotação de um rascunho no espaço. Tal possibilidade é conhecida como revolução. A figura abaixo mostra a criação de uma peça e a sua modificação pelo processo de revolução, onde um rascunho se movimenta em rotação no espaço em torno de uma linha de centro. Rascunho Movimento circular no espaço Criação do sólido Rascunho Movimento circular no espaço Sólido modificado O comando de sólido por revolução é iniciado a partir do ícone localizado na parte superior direita da tela. Na sequência deve-se selecionar o rascunho que será rotacionado no espaço e então, definir o sentido e o valor do seu movimento angular. Duplo click para digitar valor Clicar e arrastar para definir valor Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 47 O movimento circular do rascunho demanda a definição de um eixo de rotação. Tal eixo pode ser desenhado dentro do rascunho, utilizando a opção de linha de eixo , ou a partir da seleção de um eixo de referência (datum axis). Mais opções são disponíveis no comando de extrusão, como, por exemplo, em relação à profundidade da revolução; revolução com parâmetros diferentes para dois lados; revolução com espessuramento; e revolução com remoção de material. Tais opções já foram apresentadas no Capítulo 7. 8.1 EXERCÍCIOS DE MODELAGEM 3D DE PEÇAS SIMPLES Peça 1 9 FUROS Por intermédio da função de criação de furos é possível ganhar produtividade em comparação com o furo feito por intermédio de um rascunho. Para adicionar um furo usando esta opção, deve-se clicar no ícone . Varias opções pré-definidas de furos já estão disponíveis, como o furo simples e o furo padronizado . Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 48 A aba "Shape", que aparece assim que o comando de furos é acionado, ajuda o usuário a configurar o tipo de furo e as dimensões desejadas do furo. 9.1 FUROS SIMPLES Para aplicar um furo simples o usuário deve selecionar a sub opção definida pelo ícone . A opção do fundo do furo, como fundo plano ou fundo de ponta de broca pode também ser selecionada. O uso da aba "Shape" ajuda o usuário a configurar a forma do furo. Para fundo do furo em ponta de broca Para fundo do furo plano Depois de configurar o furo, para aplicá-lo ao sólido, é necessário selecionar uma superfície no sólido. Na sequëncia, é necessário posicionar o furo, sendo útil, neste momento, abrir a aba "Placement". Existem três possibilidades de posicionamento do furo. Uma linear, outra radial e uma terceira diametral. As duas últimas são muito parecidas. As figuras abaixo ajudam a explicar estes conceitos de posicionamento. No posicionamento linear, o furo é localizado a partir de duas cotas lineares a partir de arestas ou faces. No posicionamento radial e diametral o furo é posicionado por uma medida linear, normalmente a partir de um eixo de referência, sendo esta a posição do raio ou do diâmetro, e outra medida angular para definir o seu posicionamento. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 49 L in e a r R a d ia l D ia m e tr a l Exercício 16 – Aplicar furos simples 1 Abra o arquivo criar_furos.prt Ative a visualização somente dos datum axis.. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 50 2 Inicie o comando de furo e aplique um furo simples, passante, com diâmetro 30mm, na face superior da peça, e com posicionamento linear de 30mm e 55 mm a partir das arestas mostradas na figura ao lado. Finalize o comando com o ícone . 3 Inicie o comando de furo e aplique um furo simples, com diâmetro 30mm, passante, na face superior da peça, e com posicionamento radial de 105mm a partir do eixo A1, e posicionamento angular de 60 graus da face lateral, conforme mostrado na figura ao lado. Finalize o comando com o ícone . 4 Inicie o comando de furo e aplique um furo simples, com diâmetro 30mm, cego, com profundidade de ponta de 40mm, com fundo em ponta de broca, na face superior da peça, e com posicionamento diametral de 300mm a partir do eixo A2, e posicionamento angular de 30 graus da face frontal da peça, conforme mostrado na figura ao lado. Finalize o comando com o ícone . 5 Forma final do sólido após a aplicação dos furos. 6 cria_furo_simples.wmv O filme ajuda a entender o exercício. 9.2 FURO PADRONIZADO Para aplicar um furo padronizado o usuário deve selecionar a sub opção definida pelo ícone . Na sequência deve-se selecionar a opção entre pré-furo para posterior usinagem de uma rosca , ou a opção de furo com folga para a passagem do parafuso . Ainda é possível selecionar o topo do furo como com rebaixo cônico ou com rebaixo reto . Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 51 As medidas dos furos são ajustadas automaticamente em função do tipo de parafuso selecionado pelo usuário, podendo-se optar por norma ISO, UNC ou UNF, e selecionar a sua medida em uma caixa "Dropdown". A figura abaixo mostra alguns exemplos de seleção de tipo e medida de parafuso.O uso da aba "Shape" ajuda o usuário a configurar a forma do furo. Abaixo estão alguns exemplos de configurações de furo. Furo passante, com folga média e rebaixo reto para parafuso ISO M8x1. Pré-furo, cego, com rebaixo cônico para rosca de parafuso ISO M8x1 com profundidade de ponta de 21mm. Depois de configurar o furo, para aplicá-lo ao sólido, é necessário selecionar uma superfície no sólido e posicionar o furo, sendo útil, neste momento, abrir a aba "Placement", seguindo as mesmas opções descritas para o furo simples do Capítulo 9.1. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 52 Exercício 17 – Aplicar furos padronizados 1 Continuando do exercício anterior. Ative a visualização somente dos datum axis.. 2 Inicie o comando de furo e aplique um furo padronizado,passante, com folga média e rebaixo reto para parafuso ISO M14x1,5. Aplique este furo na fase superior da peça com posicionamento linear de 100mm e 30mm a partir das arestas mostradas na figura ao lado. Finalize o comando com o ícone . 3 Inicie o comando de furo e aplique um pré-furo para posterior usinagem de rosca de parafuso M12x1,5. Este pré-furo é cego, com profundidade de ponta de broca de 40mm e com rebaixo cônico no topo do furo. O pré-furo é aplicado na face superior da peça, com posicionamento é radial de 150mm a partir do eixo A2, e posicionamento angular de 30 graus da face frontal da peça, conforme mostrado na figura ao lado. Finalize o comando com o ícone . 4 Forma final do sólido após a aplicação dos furos. 5 cria_furo_padronizados.wmv O filme ajuda a entender o exercício. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 53 Exercício de Furo com e sem rosca. Desenhe a peça chamada mandíbula da morsa móvel 10 RAIO DE ARREDONDAMENTO DE ARESTAS 10.1 RAIO CONSTANTE O comando de raio constante é um dos mais comumente utilizados no modelamento CAD. O raio constante suaviza uma aresta, ou um conjunto de arestasa, em um mesmo valor ao longo destas arestas, conforme pode ser visto na figura abaixo. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 54 Para aplicar um raio constante a uma aresta utiliza-se o ícone , e, na sequência, seleciona-se a aresta a qual será aplicado o raio de arredondamento. Para aplicar o mesmo raio de arredondamento em um conjunto de arestas deve-se, após a seleção da primeira aresta, pressionar o botão “Ctrl” e, com este pressionado, continuar selecionando o conjunto de arestas uma por uma. As arestas selecionadas que serão suavizadas pela aplicação do raio ficam na cor vermelha à medida que são selecionadas. Para remover a seleção de uma aresta basta selecioná-la novamente. A alteração do valor do raio pode ser feita com um duplo click sobre o valor inicialmente apresentado na tela e, então, digitando o novo valor desejado, ou clicando e arrastando sobre o pequeno quadrado branco. Para finalizar o comando e aplicar o raio de arredondamento, basta clicar no ícone disponível no canto superior direito da tela. Nota: Também é possível aplicar raio de arredondamento a partir da seleção de um par de faces. Exercício 18 – Aplicar um raio em um conjunto de arestas 1 Crie um paralelepípedo com as medida indicadas ao lado. Duplo click e digitar o novo valor Clicar e arrastar o quadrado pequeno Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 55 2 Inicie o comando de raio de arredondamento e selecione as arestas mostradas ao lado (arestas em vermelho). Nota: Não se esqueça de, após selecionar a primeira arestas de pressionar o botão “Ctrl” para selecionar as demais. Altere o valor do raio para 26mm. Nota: Se quiser remova a seleção de algumas arestas e depois torne a selecioná-las. 3 Finalize o comando com o ícone . O bloco terá as arestas selecionadas suavizadas pelo raio aplicado. 4 raio_constante.wmv O filme ajuda a entender o exercício. Uma variação da aplicação do raio de arredondamento é possível a partir da seleção de três faces, quando se deseja criar um raio completo para uma face, conforme mostrado na figura abaixo, onde a face amarela foi completamente arredondada. Face frontal amarela não arredondada Face frontal amarela após o arredondamento Para aplicar tal raio de arredondamento basta selecionar, primeiramente, as faces laterais e, por último, a face frontal. As faces devem ser selecionadas pressionando-se o botão Ctrl. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 56 Exercício 19 – Aplicar um raio de arredondamento completo de face 1 Crie um paralelepípedo com as medida indicadas ao lado. 2 Inicie o comando de raio de arredondamento e selecione as faces laterais primeiramente, e depois a face frontal. Nota: Não se esqueça de fazer a seleção pressionando o botão Ctrl. 3 Finalize o comando com o ícone . O bloco terá a face frontal arredondada completamente. 4 raio_face_total.wmv O filme ajuda a entender o exercício. 11 CHANFRO 11.1 CHANFRO DE ARESTA O comando de chanfro de aresta permite a “quebra” da aresta que une duas faces em uma terceira face, conforme pode ser visto na figura abaixo, onde a face amarela é o resultado da aplicação do chanfro na aresta que une as faces azul e verde. Selecionar esta por último Selecionar esta por último Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 57 Bloco antes da aplicação do chanfro Bloco após a aplicação do chanfro Para aplicar um chanfro a uma aresta utiliza-se o ícone , que é muito semelhante ao ícone do raio de arredondamento. Na sequência, seleciona-se a aresta que será “quebrada” pela aplicação do chanfro. Na figura abaixo um chanfro de 20mm será aplicado na aresta vermelha. Algumas variantes de chanfro são possíveis de serem aplicadas, como o chanfro de mesma medida, conhecido como chanfro DxD; chanfro de duas medidas, conhecido como chanfro D1xD2 e o chanfro medida e ângulo, conhecido como AnglexD. A variação entre estes tipos é conseguida pressionando-se o botão direito do mouse de forma lenta e longa. Para ajustar o valor do chanfro pode-se clicar e arrastar no pequeno quadrado branco ou aplicar um duplo clique sobre o valor numérico e alterar o seu valor digitando o número adequado. Clicar e arrastar para modificar valor. Ou duplo clique no valor para alterá-lo. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 58 Para finalizar o comando e aplicar o chanfro basta clicar no ícone disponível no canto superior direito da tela. Exercício 20 – Aplicar um chanfro em uma aresta 1 Crie um paralelepípedo com as medida indicadas ao lado. 2 Inicie o comando de chanfro e selecione a aresta mostrada ao lado (aresta em vermelho). Com um clique lento e longo do botão direito do mouse altere o tipo do chanfro para D1xD2. Altere o valor do chanfro para 20mmx48mm. 3 Finalize o comando com o ícone . O bloco terá a aresta selecionada “quebrada” pelo aplicação do chanfro. 4 chanfro_D1xD2.wmv O filme ajuda a entender o exercício. Desenhar a peça abaixo. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 59 12 CAVIDADES O comando de criação de cavidades é muito empregado quando deseja-se criar peças plásticas, por exemplo, mas, na realidade, pode ir muito alem disto. Quando este comando é iniciado, o usuário deve imaginar que a figura 3D na tela não é maisum sólido, mas sim um conjunto de superfícies, donde algumas serão removidas e as que ficarão receberão uma espessura. A figura abaixo mostra o resultado da aplicação do comando, onde as superfícies circulares foram eliminadas e as demais fazes foram espessuradas, transformando um sólido maciço em um tubo oco. O comando de cavidades, ou Shell, é iniciado pelo ícone . Na sequência é necessário selecionar as superfícies da peça que serão removidas, e informar qual a espessura que as demais faces assumirão. O controle da direção do espessuramento (para dentro ou para fora) é conseguido pelo ícone . Nota: O comando Shell só pode ser usado uma única vez no modelamento de uma peça. Exercício 21 – Criar cavidade em um sólido 1 Abra o arquivo "criar_cavidade.prt", e oculte os planos, eixos e sistemas de coordenadas de referência. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 60 2 Inicie o comando "Shell" e seleciones as superfícies circulares (3x) para serem removidas, e fornecendo o espessuramento de 2mm para as superfícies remanescentes. Clique sobre o ícone para ter certeza de que o espessuramento está sendo aplicado para o lado de dentro do sólido. Para facilitar a análise, observe que as arestas das superfícies originais são realçadas na cor vermelha, e que as arestas da espessura estão na cor amarela. 3 Finalize o comando clicando sobre o ícone . O sólido ao lado, um tubo de espessura de parede 2mm, é criado. 4 criar_cavidade.wmv O filme ajuda a entender o exercício. 13 NERVURAS O comando de nervuras (ribs) é muito utilizado durante o modelamento 3D de peças que serão manufaturadas por processo de injeção ou por fundição. A figura abaixo mostra o resultado da aplicação do comando, onde as nervuras são aplicadas como reforços para uma peça, supostamente, plástica. O comando de nervuras é aplicado por intermédio de dois ícones, cada qual dependendo do tipo de nervura a ser aplicada, como mostrado na figura acima. Reforços laterais em paredes são aplicados pelo ícone , e reforços de fundo de cavidade são aplicados pelo ícone . Após selecionar o ícone desejado, resta selecionar o rascunho associado, criado anteriormente, para a aplicação do reforço. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 61 O rascunho é composto de somente linha, pois a espessura deste é controlado no momento da aplicação do comando. O início e o fim da linha do rascunho deve ser coincidente com as superfícies que limitarão o reforço. Por exemplo, no reforço de parede, o início da linha deve ser coincidente com a parede vertical, e o final da linha com a superfície da base, conforme mostrado na figura abaixo da esquerda. Já para o reforço de fundo de cavidade, o limite das linhas do rascunho deve ser as paredes da cavidades, como está mostrado na figura abaixo da direita. A direção de aplicação do reforço é controlado pela seta amarela conectada a linha do rascunho. Um clique sobre a seta inverte o sentido de aplicação do reforço. E o controle da direção do espessuramento é feito pelo ícone . Na figura abaixo o reforço de 5mm de espessura está sendo aplicado simetricamente em relação ao rascunho, ou seja, 2,5mm para cada lado. Exercício 22 – Aplicar reforço 1 Abra o arquivo "criar_rib.prt", e oculte os planos, eixos e sistemas de coordenadas de referência. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 62 2 Inicie o comando "Rib" para parede e selecione o rascunho mostrado ao lado. Controle a direção da aplicação do reforço clicando sobre a seta amarela. Verifique que o reforço está sendo aplicado simetricamente em relação a linha do rascunho, e forneça a espessura de 5mm para este reforço. Finalize o comando clicando sobre o ícone . 3 Inicie o comando "Rib" para fundo de cavidade e selecione o rascunho mostrado ao lado. Verifique que o reforço está sendo aplicado simetricamente em relação a linha do rascunho, e forneça a espessura de 5mm para este reforço. Finalize o comando clicando sobre o ícone . 4 O sólido ao lado é criado. 5 criar_rib.wmv O filme ajuda a entender o exercício. 14 PLANOS E EIXOS DE REFERÊNCIA Planos e eixos de referência, ou datum planes e datum axis, são entidades que auxiliam no modelamento 3D de criação da peça. Para se cria um plano de referência deve-se clicar no ícone e para cirar um eixo de referência deve-se clicar sobre o ícone . A criação destas referências segue a lógica da definição de um plano no espaço ou de uma reta no espaço, ou seja, por exemplo, três pontos definem um plano, então é possível construir um plano de referência por três pontos; dois pontos definem uma reta no espaço, então é possível construir um plano de referência por dois pontos. A tabela abaixo mostra algumas formas possíveis para a construção de planos e eixos de referência: É possível criar planos de referência por: É possível criar eixos de referência por: Por três pontos ou três vértices de arestas Por uma aresta Por uma aresta ou eixo e um ponto ou vértice Por um ponto e normal a um plano Por uma aresta ou eixo e em ângulo com um outro plano ou face Pelo centro de uma superfície cilíndrica Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 63 Por uma aresta ou eixo e paralelo ou normal a um outro plano ou face Na intersecção de dois planos ou faces Paralelo e a uma determinada distância de um outro plano ou face Por dois pontos ou dois vértices Tangente a uma face e paralelo ou normal a um outro plano ou face Normal a um plano e distante de arestas Exercício 23 – Criar planos e eixos de referência 1 Abra o arquivo "planos_eixos_ref.prt" e oculte os planos, eixos e sistemas de coordenadas de referência. 2 Inicie o comando para a criação de plano de referência e, com o auxílio do botão Ctrl, selecione três vértices das arestas do sólido, conforme mostrado na foto ao lado. Finalize com OK. 3 Inicie o comando para a criação de plano de referência e, com o auxílio do botão Ctrl, selecione uma aresta e um vértice do sólido, conforme mostrado na foto ao lado. Finalize com OK. 4 Inicie o comando para a criação de plano de referência e, com o auxílio do botão Ctrl, selecione uma aresta e um plano do sólido para criar um plano com ângulo. Finalize com OK. 5 Inicie o comando para a criação de plano de referência e selecione um plano do sólido para criar um plano paralelo a este. Finalize com OK. 6 Inicie o comando para a criação de eixo de referência e, com o auxílio do botão Ctrl, selecione dois vértices das arestas do sólido, conforme mostrado na foto ao lado. Finalize com OK. Prof. Cláudio Carreirão e Márcio Catapan 64 7 Inicie o comando para a criação de eixo de referência e selecione a superfície cilíndrica conforme mostrado na foto ao lado. Finalize com OK. 8 Inicie o comando para a criação de eixo de referência e, com o auxílio do botão Ctrl, selecione dois planos do sólido, conforme mostrado na foto ao lado. Finalize com OK. 9 Inicie o comando para a criação de eixo de referência e selecione o plano do sólido conforme mostrado na foto ao lado. Na aba "Placemente" clique sobre o campo "Offeset references" e, com o auxílio do botão Ctrl, selecione as arestas conforme mostrado na foto ao lado para posicionar o eixo. Finalize com OK. 1 0 Inicie o comando para a criação de eixo de referência e selecione a aresta do sólido conforme mostrado na foto ao lado. Finalize com OK. 1 1 plano_eixo_ref.wmv O filme ajuda a entender
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