CAD-alapjai (jegyzet)

CAD-alapjai (BME eladsvzlat)1.CAD (Computer Aided Design)szmtgppel segtett tervezs; tervezsi koncepcik ltrehozsa, mdostsok megvalstsa,

elemzsek elvgzsre, tervezs optimlsa, korbban rajzok s terv dokumentcik ksztsre

szolglt

alapvet szerepe a geometria definilsa (szmtgpes rajzols, geometriai modellezs)

a geometria felhasznlhat a tovbbi CAM, CAE tevkenysgekhez: idmegtakarts,

jraltrehozs sorn keletkez hibkat kikszbli

2.CAM (Computer Aided Manufacturing)szmtgppel segtett gyrts; gyrtsi folyamatok tervezse, szervezse, vezrlse;

gyrtrendszerekkel sszekapcsolt szmtgpes technolgia

NC (numerical control) gyrteszkzk programozott vezrlsnek technolgija

gyrtcellban mkdtethet robotok programozsa NC gpek rszre (szerszmok,

munkadarabok kivlasztsa, pozicionlsa)

folyamat-tervezs: az egyes munkalpsek meghatrozsa

3.CAE (Computer Aided Engineering)szmtgppel segtett mrnki tevkenysg, megalkotott CAD geometria modell elemzsre,

termk vrhat viselkedsnek szimullsa, ezek ttervezsre, optimlsra hasznlt

szmtgpes technolgia

mozgsviszonyok elemzse, dinamikai vizsglat, feszltsgek, htadsi s ramlstani

viszonyok meghatrozsa

vgeselemes mdszer VEM egyszerstett geometriai modellt hasznl

szerkezeti kialakts optimalizlsa, alak, mret

clfggvny, tervezsi vltozk, knyszerek

4.Hagyomnyos gpszeti tervezsi folyamatMunkafzisok sorban kvetik egymst

termkkoncepci kidolgozsa (ignyek felmrse, kvetelmnyek) koncepcionlis tervezs,

elvi megoldsok kidolgozsa termk modellezse, konstrukcis tervezs terhelsek,

ignybevtelek, szmtsok rszlettervek kidolgozsa, vgleges geometria gyrts s

szerelshelyessg vizsglata kltsgek, szabvnyok, elrsok vgleges dokumentci,

alkatrszrajzok.

Informci ramls

MarketingEltervezsElemzsRszlettervekPrototpusTesztelsGyrts

Hiba, vltoztatsok, javtsok

Htrnyai, hogy a tervezsi folyamat hosszadalmas, a piacra kerls elhzdik; vltoztatsok nvelik

ezt; gyrthatsgi kvetelmnyek httrbe szorulnak.

5.A szmtgpes termktervezs fejldse1960. csekly interaktv grafika, kppont megjelents, vonalas s vektorgrafika 1970-80. IGDS 2D

rajzols, fellet s 3D modellezs, elforgats, nagyts, szerkezetelemzs 1990. EMS Asszociatv

alkalmazsok, test-modellezs, parametrikus tervezs 2000. SOLID EDGE Windows alap

szerels-orientlt tervezs

6.Konkurens termkfejlesztsTermkfejlesztshez kapcsold tevkenysgek egyidej s integrlt elvgzse (tervezsi tevkenysg,

gyrtstechnolgia, anyagtudomny, marketing stb.)

A folyamat fbb jellemzi

a termk teljes letciklust figyelembe veszi (koncepci, minsg, kltsgek, jrahasznosts); a

rsztvev partnerek kztt folyamatos informciramls, vrhat kltsget meghatrozza.

Az eljrs elnye, hogy a termk piacra kerlsi ideje lecskken.

7.TermkmodellAspektusmodellek sszessge, informci megoszts a terletek kztt (konstrukcis terv, alak s

formaterv, analzis, mkdsi szimulci, gyrteszkz terv, gyrts s szerels, minsgbiztonsg, vsrlk)

Gpszeti termkmodellezs:

koncepcionlis modellezs: specifikci, hatsok

geometriai modellezs: 1D 2D 3D, alaksajtossgok, sszelltsi modellezs

elemzs-orientlt modellezs: kinematikai, szilrdsg, mkds szim., kltsg

gyrts-orientlt modellezs: szerszmplya, robotmozgs, gyrteszkz.

8.Kltsgmodellezs szempontjaiTermeleszkzk mkdsnek kltsgei; konkurens tervezsi krnyezet fenntartsnak kltsgei;

kltsgmegtakarts helyett a hozamnvel szemllet; tervezs kltsgrzkenygyrteszkzk

mkdtetsnek kltsgei; tervezsi alternatvk kidolgozsa nem jelentsen kltsgnvel tnyez.

9.CAD/CAM/CAE rendszerek hlzati mkdsekzponti szmtgp (kltsges, esetenknt tlterhelt)

munkallomsok hasznlata (olcsbb, rugalmasabb)

legjabb PC konfigurcik, Windows NT

10. Koordintarendszerekvilg koordintarendszer (WCS): hivatkozsi koordintarendszer

modell koordintarendszer (MCS): objektumhoz kttt k.rendszer

nzsi koordintarendszer (VCS): nzpontban elhelyezett, x vzszintes, y fggleges

Az objektum helye s orientcija lerhat a WCS-ben az MCS helynek s orientcjnak

megadsval. Kiindul pozci: MCS s WCS egybeesik. Az aktulis pozci megadhat a kiindulsi

pozcihoz kpest a transzlci (elmozduls) s az elforduls megadsval. Az objektum pontjainak

vilgkoordinti megadhatak a kiindul pontok koordintinak transzlcija s elforgatsa rvn.

11. Geometriai modellekGeometriai modellek megjelentse a kpernyn azt jelenti, hogy meg kell hatrozni a nzpontbl

indul vettsi vonalak metszspontjait a vettsi skon, ezek a

vettsi pontok, megadjk a vettett alakzatot. A vetts lehet

perspektivikus vagy prhuzamos.

12. Az objektum pontjainak transzlcijaA geometriai alak prhuzamos marad a kezdeti alakzattal, minden

pont azonos tvolsgra mozdul el egy adott irnyba. (Xw=Xm+a

stb mtrixos tma)

13. Az objektum pontjainak elforgatsa az x tengely krlHasonlan vgezhet a forgats a tbbi tengelyek krl.

Segtsgvel a modellek klnbz irnybl nzhetek meg

avagy pl tengelyszimmetrikus modellek kpezhetek.

Xw=Xm

Ym=Ym cos - Zm sin

Zw=Ym sin + Zm cos

sklzs

14. SklzsAz objektum nagytsa vagy kicsinytse.(mtrix!)

sx, sy, sz-szeres

15. Tkrzs az x-y skraHasznos szimmetrikus modellek ksztse sorn. A

tkrzs megvalsulhat skon, egyenese vagy ponton

keresztl. (mtrix!)

16. Takart vonalak s felletek eltvoltsaCl: a lthat vonalak s felletek kivlasztsa, a

lthatatlan lek s felletek eltvoltsa. Az

eltvolts mdjai:

hts oldalak eltvoltsa: azoknak a

felleteknek a kivlasztsa, amelyek a

nzpont irnyba mutatnak;

mlysg szerinti osztlyozs: a felletek nzponttl mrt tvolsg szerinti osztlyozsa (nzsi

koordinta rendszerben z koordinta), a kzelebb es fellet mindig takarja a tvolabb esket,

rszleges takars esetn a krdses felletet kisebb felletekre kell bontani;

takart vonalak eltvoltsa: az objektum ssze lt ellenrzi az algoritmus, hogy takarja e ket

az objektumot hatrol 1-1 fellet; nzsi koordintarendszer z koordintja szerint hasonlthat

ssze egy-egy l 1-1 hatrol terletettel; rszleges takarsnl az l takart rsze eltvoltsra

kerl.

17. rnykolt megjelentsAz rnykolt megjelents -takart vonalak s felletek nlkl- a fnyforrs megfelel elhelyezsvel s

a sznek megfelel kivlasztsval ttekinthet, fotorealisztikus kpet biztost. Figyelembe lehet venni

a fnysugr intenzitst s a fnysugr beessi szgt.

18. Geometriai modellezs-grbkhuzalvz-modell: a modellezett objektum felleteit hatrol leket jelenti meg, pontok, vonalak,

grbk. Htrnya: a megjelentett kpen minden l ltszik, lthatsgot nem tud megjelenteni;

trfogati s tmegjellemzk nem jelenthetk meg; hosszadalmas s nehzkes adatmegads,

alaktervezsre, bonyolultabb formkra nem alkalmas. A megjelentett modell nem egyrtelmen

szemllteti a modellezett objektumot.

Grbk lersa: vonalak, vek s krk alkotjk a legegyszerbb lersi mdokat; gyakran

ltalnos grbk szksgesek, grbk parametrikus megadsa a legkedvezbb; a grbk

analitikusak s nem analitikusak (adatok csoportjval jellemezhetek); spline-ok s Beizer-

grbk; gyakran clszerbbek a szabad formj grbk bonyolultabb alakzatok lersra.

19. FelletekAlaktervezs, bonyolultabb formk megadsa nem vgezhet el huzalvz modellezs rvn; pontos

lers felleti modellezst ignyel; hasznlhat tmeg kiszmtsra, tkzs vizsglatokra, FE hl

ksztsre, NC plya generlsra.

Felleti modellek: felletek ltrehozsa pontok alapjn polarizcival, grbk alapjn

interpolarizcival, grbk transzlcija vagy rotcija rvn. Megjelents sokkal

realisztikusabb, takart vonalak kivlasztsa megoldott, rnykolt kp, analitikus (sk, szablyos

fellet, forgs fellet, tabullt henger) - nem analitikus (Hermit spline fellet, B spline, Beizer

stb.) felletek hasznlhatak

[Palst-modellezs: az objektum vges, zrt burkt, a palstot rja le polideres kzeltssel

vagy valszer geometrival. Minden fizikai objektumnak egyrtelmen meghatrozhat

hatrol fellete van (ez a palst, felletfoltok folytonos zrd halmaza). Alkalmas

takartvonalas megjelentsre, rnykolt kpek, trfogat, tmegjellemzk szmtsra,

gyrtstechnolgiai tervezsek.]

20. A testmodellknnyebb ltrehozni mint a huzalvz- s felletmodelleket; a test geometrit s topolgit (az

objektumot alkot geometriai jellemzk kapcsoldsa s asszociatvitsa) is tartalmaz; clszer

izometrikus nzetben kszteni; objektum klnfle sorrendben kszthet. A testmodell

ltrehozhat: primitvekbl kombinlva vagy felletek elforgatsa, elmozdtsa rvn.

ptelemi: primitvek megadsa: geometriai adatok, elhelyezkedsi adatok, irnytottsgi

adatok. Alapvet elemek

tglatest: szlessg, magassg, mlysg, loklis KR, P orig

henger: sugr, magassg, magassg Z irnyban, loklis KR, P orig

kp: alapsugr, magassg, loklis KR, orig

gmb: sugr, kzppont P-ben, loklis KR(koordintarendszer)

21. Kt vagy tbb primitv kombinlsaEgyests, kzs rsz s klnbsg kpezse.

22. Testmodell ltrehozsa fellet elmozdtsa rvn23. Testmodell ltrehozsa fellet forgatsa rvn24. Alaksajtossgok modellezseAlaptest, anyag hozzadsa vagy elvtele; a profil megrajzolsa szerkeszt s referencia elemek

segtsgvel; profil alap alaksajtossgok, asszociatv a profilhoz; anyaghozzads: kihzs, borda;

anyagelvtel: kivgs, furat. Fbb lpsek: profil skjnak definilsa profil kszts profil l

kivlasztsa irny kihzshoz kihzs. Megmunklsi alaksajtossgok: lehet legksbb

clszer megadni; lekerekts, tmenet. Modell trtnetnek nyomon kvetse: korbbi llapotokhoz is

alaksajtossg adhat. Boolean mveletekhez kpest az alaksajtossgok szerinti mveletek

egyszerbbek. Asszociativits: a geometriai knyszereknek megfelelen egytt vltozik a profil vagy

az alkatrsz.

25. SzerelsMr ltez alkatrszekbl vagy sszeszerelt llapotbl indulhatunk ki (szerels ptse, szerels

mdostsa, tkzs vizsglat). Ms rendszerben kszlt alkatrszek is beszerelhetek. Hlzati

megoszts rvn klnbz gpeken kszlt s trolt alkatrszek is elrhetek. Els alkatrsz: kiindul

alkatrsz (grounder knyszer). jabb alkatrsz geometriai knyszerekkel kapcsoldik a meglvkhz.

Szerels referencia skok segtsgvel. Szerelsi knyszerek: felletek illesztse, lek, oldalak kzs

skon. tkzsvizsglat: 1-1 csoportban lv alkatrszeket ellenriz. Szerelsi megjelents: rszeltek v

robbantott brk.

26. CAD/CAM szoftverek sajtossgaiCl: a termelkenysg s hatkonysg nvelse, felgyorstjk a tervezs folyamatt.

Jellemz vonsok: interaktv programok; szabvnyos programnyelven kszlnek; az adatbzis

szerkezet s kezels hatrozza meg a rendszer minsgt s sebessgt; felhasznlnak meg kell

tanulnia a rendszer hasznlatt; legfontosabb: 3D-s, asszociatv, centralizlt s integrlt adatbzis.

Centralizlt: vltozs egy nzetben, rvnyesl a tbbi nzetben. Integrlt: a geometriai modell

felhasznlhat a termktervezs valamennyi fzisban. Asszociatv: input informci klnfle

formban kereshet vissza.

CAD/CAM SW: hatalmas tbb vig kszl rendszerek. Felhasznlk: alkalmazk, alkalmazi

programozk s rendszer programozk.

27. Funkcionlis kvetelmnyek CAD/CAM adatbzisokkal szembenTbbfle mrnki alkalmazs koncepcionlis tervezstl a gyrtsi mveletekig.

Dinamikus mdosts, bvts s asszociativits. Interaktv termszet tervezs. Tervezsi verzik

trolsa. Tbb tervez egyidejleg dolgozhasson a projekten. Ideiglenes vltozatok. Szabad tervezsi

sorrend. Knny hozzfrs.

28. Termk adat-menedzsment rendszerek (PDM)A termkfejleszts a tervezsen s gyrtson kvl magba foglalja az elemzs, minsgbiztonsg,

csomagols, szllts s marketing tevkenysgeket is. Cl: ezen terletek integrlsa kzs

adatbzison keresztl, s az adatramls biztostsa. A CAD rendszerek helyi adatkezel rendszeri

csak rajzokat s a geometriai modelleket kpesek tmogatni. A termkfejleszts teljes folyamatt

kvetni kell. ltalnos megkzelts: PDM rendszerek a tervezsi s mrnki tevkenysgen tl az

rtkestst, gyrtst s a termkkvetst is tmogatjk. A WEB segtsgvel hatkonyan

megvalsthat a termk adat-menedzsment tbb munkahely s szertegaz tevkenysgek

figyelembevtelvel.

29. Az integrlt CAD/VEM rendszer lersaCl: teljesen automatizlt tervezsi krnyezet. Objektum orientlt CAD rendszer, VEM-rendszer s egy

szakrtrendszer. Intelligens interfsz modulok s tudsbzisok tovbb szakma-specifikus

szakrtk. A rendszer elszr fejleszt orientlt zemmdban, majd felhasznl zemmdban

mkdik. A fejleszt zemmdban jn ltre a tuds adatbzis. A felhasznl zemmdban a rendszer

szakrtrendszerknt mkdik, a rendszer dntshoz mechanizmusa a szimultn/konkurens tervezs

koncepcijra pl, ezrt a rendszer konzultl szmos szakrtvel.