catia-2002

Stručno uputstvo za mašince - specijalizovani software: CATIA v5, 05.Dec.2002 www.mladen.radakovic.net

Mladen Radaković, dipl.maš.inž. Strana 1

CATIA v5.5

Ukratko o programu

Sve poznatiji računarski CAD/CAM program na našim prostorima polako ali sigurno potiskuje konkurenciju zbog svoje jednostavnosti, ali i širokih mogućnosti.

Uvod

Francuska firma Dassault Systems već više godina razvija software za CAD/CAM projektovanje proizvoda. U početku njeni napori nisu bili primećeni, ali podrškom koju je dobila od velikih svetskih firmi privukla je pažnju inženjera i projektanata širom sveta. Prvog i najvećeg partnera su pronašli u firmi IBM sa kojom danas zajedno nastupaju na svetskom tržištu hardvera i softvera. Ostvarena je intenzivna saradnja i razmena iskustava sa firmama Toyota, Sony, Shell i mnogim drugim velikim svetskim gigantima.

Primenljivost ovih aplikacija možete naći u oblasti mašinstva, elektrotehnike,

organizacije, arhitekture i mnogim drugim. Ideja Dassault Systems-a je da većim brojem računarskih programa pokriju celokupni razvoj jednog proizvoda - od početne ideje do njegove izrade. CATIA predstavlja osnovnu aplikaciju koja sama za sebe čini funkcionalnu celinu, ali čije se mogućnosti mogu u mnogome proširiti naknadnom nadgradnjom.

Slika 1: Detaljan model vozila uradjen u programu CATIA



Modularnost i mogućnost nadgradnje

Svi programi iz paketa Dassault Systems-a su medjusobno kompatibilni, a uradjeni modeli prenosivi iz jednog u drugi. Jednom projektovan proizvod u CATIA softveru se lako prenese u bilo koji specijalizovani program i detaljno analizira ili doradi.

Program koji služi za projektovanje i optimizovanje procesa izrade proizvoda je DELMIA. Ukoliko želite da povećate produktivnost ili rešite složen tehničko/organizacioni problem,

odlučićete se za nadgradnju u vidu programa ENOVIA. Postoji i aplikacija SolidWorks, koja služi za vizualizaciju i prezentaciju gotovih 2D i 3D

proizvoda putem interneta. Lepota cele ideje modularnosti programa je u izradi specijalizovanih software-a koji se oslanjaju na jednu bazu, a to je CATIA.

Pored aplikacija koje nudi IBM/Dassault Systems pojavljuju se i specijalizovani programi

drugih firmi. One još više ukazuju na to da je postavljena zdrava osnova za široku primenu ovog programa. Njegova popularnost raste i u našoj zemlji, pa se sve više firmi odlučuje za kupovinu ovog programskog paketa. CATIA je nedavno pronašla mesto i na mašinskom fakultetu u Beogradu, lagano potiskujući godinama korišćeni ProEngineer.

Prvi utisci (Karakteristike i mogućnosti programa)

Prvenstvena i glavna namena programa CATIA v5 je za inženjere i projektante mašinske struke. Postoji veliki broj opcija koje mogu da koriste arhitekte i elektrotehničari, ali se ceo program zasniva na crtanju i ispitivanju mehaničkih modela i sklopova. Pošto je program modularno napravljen, sastoji se iz nezavisnih celina koja, svaka za sebe, omogućava odradjivanje dela posla. Ova modularnost je zaslužna za lako šetanje po menijima i pronalaženje odgovarajuće funkcije.

Za razliku od ProEngineer-a, CATIA meniji ne idu po 7-8 nivoa u dubinu, već sve funkcije

aktivnog modula staju u jedan toolbar i na dohvat miša su vam u svakom trenutku. Za početnike je ovakav korisnički interfejs daleko prihvatljiviji od beskranih "bunara" sa sakrivenim opcijama. Jednostavno rotiranje, zumiranje i pomeranje nacrtanog modela po radnom prostoru čini program još lepšim i ugodnijim za rad i snalaženje u prostoru.



Slika 2: Opcije za podešavanje programa

Šta to CATIA stvarno može?

Zbog manjka stručne literature na temu programa CATIA na našim prostorima, jedini i najbolji način da napravite prvi korak je sa dokumentacijom koja dolazi na posebnom CD-u. Pomoć je uradjena u maniru internet prezentacije, ali je uz svako poglavlje priložen i lepo sredjen pdf fajl za štampanje.

Manjak literature uopšte ne treba da vas čudi, jer ovo je program dizajniran za velike i

ozbiljne firme, a one sigurno ne oskudevaju sa primerima i uputstvima. U poslednje vreme se CATIA sve više koristi i u edukativne svrhe, pa se nadamo i skorom izdanju neke stručne literature na tu temu. Dok se to ne desi, preporučujemo vam internet pretraživače i forume na ovu temu.



Slika 3: Šta sve CATIA nudi

Pri pokretanju programa dobijate mogućnost da se opredelite za rad na infrastrukturi nekog proizvoda, mehaničkom projektovanju, analizi opterećenja ili vizualizaciji modela.

Najinteresantniji i najkorišćeniji deo programa je vezan za crtanje trodimenzionalnih mašinskih ili drugih delova. Osnova koja omogućava početak stvaranja 3D modela je Sketcher. U njemu nacrtate dvodimenzionalnu osnovu dela koji želite da kreirate. Ovaj deo programa za pravljenje "skica" možete naći u svakom od modula i čini srž programa.

Od tako nacrtane osnove pravite trodimenzionalan model u Part Design-u, koji kasnije možete da uklapate u složenije sklopove (Assembly).

Kao poseban i jedinstven dodatak predstavlja mogućnost da u Structure Design-u na jednostavan način napravite mašinski deo ili sklop od standardnih profila, ploča i zglobova. Tako napravljen deo lako pridodajete i uklapate ga u svoj sklop.

Omogućen je i rad sa limenim pločama u okviru Sheet Metal Design-a. Na osnovu vašeg nacrtanog modela, program vam može iscrtati šemu po kojoj treba da sečete limenu ploču kako biste mogli da u stvarnosti proizvedete željeni deo.

Ukoliko ste rešili da ulepšate svoj automobil neobičnom plastičnom maskom ili izmenjenom karoserijom, njih možete dizajnirati u FreeStyle Editor-u.

Izrada istih se može tehnološki isprojektovati i dobiti kalup za presovanje ili izlivanje u okviru modula Mold Design.

Wireframe i Surface Design vam pomažu u radu sa krivama, cevima i sličnim kompleksnim površinama koje možete ugraditi u deo crtanom u Part design-u.



Kao modul za pravljenje tehničkih i radioničkih crteža na osnovu nekog od napravljenih modela, pojavljuje se Drafting. On će vam omogućiti da za par minuta napravite potpuno standardan radionički crtež na osnovu nekog trodimenzionalnog modela.

Pored svih ovih modula, program vam omogućava i vizualizaciju vašeg proizvoda. To

znači da vam je omogućeno slikanje modela (JPG) u bilo kom položaju u prostoru, a takodje i zapisivanje video materijala u vidu video (AVI) fajla.

Sve pomenute opcije se odnose na mašinske delove, a CATIA pored toga daje i mogućnost pravljenja i štampanih ploča, integralnih kola, električnih instalacija i još mnogo toga. Mi ćemo se zadržati na upoznavanju modula koji se odnose na mašinstvo i izradu mašinskih delova i sklopova.

Kako napraviti model mašinskog dela

Počnite sa Sketcher-om i nacrtajte dvodimenzionalnu osnovu mašinskog dela koji kreirate. Pre nego što započnete crtanje, od vas se očekuje da izaberete ili napravite ravan u kojoj želite da se crtež nadje. Rad u njemu je vrlo jednostavan, a zasniva se na dodavanju elemenata kao što su krugovi, pravougaonici, elipse i slično. Ovde odredjujete veličinu vašeg budućeg mašinskog dela, pa se potrudite da svim linijama dodelite dimenzije. Takodje možete i uspostavljati odnose izmedju linija u vidu paralelnosti, medjusobnog ugla i sl.

Za razliku od ProEngineer-a, skica koju nacrtate ne mora biti uopšte precizno dimenzionisana. Ovo je ujedno i prednost i mana, jer vam se to može osvetiti u nekoj kasnijoj fazi razvoja proizvoda. U tom slučaju ćete se vraćati u Sketcher da biste definisali sve potrebne veličine. Korisnim se pokazalo dimenzionisanje uz pomoć formula.

To znači da pri crtanju možete da definišete neku veličinu kao, na primer, trećinu neke druge. Pri bilo kakvoj izmeni jedne veličine dolazi do automatske promene i ove druge. Trud koji uložite u pažljivo crtanje "skice" će vam se sigurno isplatiti u kasnijem radu i eventualnim naknadnim izmenama. Postoji i mogućnost da uz pomoć modula Sketch Tracer prepoznate ranije skenirani crtež i od njega napravite funkcionalnu skicu. Ta skica vam kasnije može poslužiti kao osnova za crtanje nekog trodimenzionalnog modela.

Slika 4: Skica od koje se pravi model



Sa korektno nacrtanom "skicom" možete krenuti u izradu trodimenzionalnog modela. Pravljenje modela je slično kao i u AutoCad-u ili u ProEngineer-u, a zasniva se na "izvlačenju", odnosno rotaciji prethodno nacrtane skice.

Izvlačenjem (Pad) kvadrata ćete dobiti kvadar, a njegovom rotacijom (Shaft) oko jedne

njegove strane, dobićete ispunjen cilindar. Postoji veliki broj opcija pomoću kojih dobijene 3D oblike možete zaobliti po ivici, dodati rupu ili otvor, ojačati rebrom i sl.

Ovako nacrtan model nije spreman za "ugradnju" u sklop dok mu se ne definišu

mehaničke osobine. Od vas se očekuje da dodelite nacrtanom mašinskom delu materijal od koga je napravljen. Materijal birate iz postojeće baze, a možete i napraviti svoj, sa karakteristikama koje mu vi zadate. Sada imate potpuno funkcionalan deo koji možete koristiti u nekom od vaših sklopova.

Slika 5: 3D model mašinskog dela

Kako napraviti sklop?

Pored mogućnosti za crtanje raznih vrsta mašinskih delova, CATIA ima kao sastavni deo bazu podataka sa standardnim delovima (Catalog). Jednostavnim prevlačenjem odabranog dela iz kataloga u radni prostor, on postaje deo vašeg sklopa. U toj bazi možete naći vijke, navrtke, podloške, osovinice i sl. Bazu možete proširiti ili napraviti svoju.



Slika 6: Standardni vijak iz kataloga

Da biste napravili funkcionalan sklop, koristićete modul Assembly Design. Ubacivaćete deo po deo u radni prostor, a zatim odredjivati njihove uzajamne odnose i rastojanja. Olakšano je ubacivanje više istih delova koji se ponavljaju u sklopu. Izaberete njihovo medjusobno rastojanje i broj ponavljanja i definišete Pattern. Ovo se najčešće primenjuje za navrtke, vijke i podloške kojih na svakom sklopu ima mali milion.

Neke od najkorišćenijih karakteristika za definisanje medjusobnih odnosa delova su

centričnost, paralelnost, ugao izmedju njih ili medjusobna udaljenost nekih površina. Sa nekoliko pomenutih funkcija možete detaljno jednoobrazno definisati sve odnose u sklopu.

Proveru definisanja svih odnosa možete izvršiti tako što ćete po završenom poslu

ispremeštati sve delove i uraditi Update. Ova komanda svaki put vraća sve u svoj definisani položaj i ako je sve na svom mestu, vaš sklop je spreman za analizu ili vizualizaciju.

Moguće je napraviti kinematički odredjen sklop, a na osnovu toga ga i animirati.

Animaciju pokretanja vašeg modela možete snimiti u video (AVI) fajl.



Slika 7: Mašinski sklop doboš kocnice

Mogućnost analize projektovanog sklopa

Pošto se odlučite za modul Analysis, od vas se očekuje da izaberete tip ispitivanja koji želite da izvršite. Omogućena vam je statička i frekventna analiza. Na deo postavljate opterećenja u vidu momenta, sile i sl. Potom definišete virtualne veze sa drugim elementima u sklopu, kako bi program znao gde je deo fiksiran, gde je zglob, a gde klizač. Izborom preciznosti proračuna ste završili pripremu za analizu i možete pogledati rezultate. Rezultati su zaista lepo prikazani, a uvećanjem faktora koji prikazuje napone i deformaciju možete karikirati situaciju. Metodom konačnih elemenata (Von Misses) se dolazi do konačnih rešenja u vidu napona i pomeranja po celoj zapremini dela. Omogućeno je i posmatranje naponskog stanja opterećenog dela u bilo kom preseku. Rezultati se mogu odštampati ili sačuvati u fajl. Ukoliko ste bilo gde u prethodnom crtanju mašinskog dela napravili grešku ili previd, to vas ovde može skupo koštati (ako radite sa mostovima).

Veština i znanje da se tehnički problem iz realnosti pretvori u računarski rešiv problem

predstavljaju odliku svakog dobrog inženjera. Tako izračunati rezultati se ponovo vraćaju u stvaran svet i od njih se očekuje upotrebljivost. Rešenja su uvek tačna, jer računar retko greši, ali ostaje veliko pitanje šta ste kao rezultat proračuna dobili. Oni će u mnogome zavisiti od primenjenih aproksimacija. Jedna od prvih lekcija na mašinskom fakultetu u Beogradu je da ceo svet ne bi postojao kada ne bi bilo trenja. Upravo se tu krije najveća mana osnovnog paketa za analizu.

Nemogućnost da se veza izmedju dva mašinska dela opiše uključujući trenje u mnogome smanjuje broj rešivih realnih problema. Jedan od mostova u Nišu je saniran na principu prednapregnutih traka. Čeljust koja drži traku se steže vijčanom vezom, a traka se drži u njoj pomoću sile trenja. I pored višednevnog pokušavanja da vezu izmedju trake i čeljusti



predstavimo na način koji bi približno opisao realnu situaciju, nismo došli do rešenja. Pomoć smo bezuspešno tražili i na internetu, ali smo jedino dobili uveravanja da se u programu CATIA to ne može rešiti. Iako je nemogućnost unosa trenja i temperaturnog opterećenja u program velika mana, odlično se pokazao u analizi pojedinačnih delova.

Koliko je teško napraviti radionički crtež od 3D modela?

Od gotovog mašinskog dela ili sklopa, sa vrlo malo truda u modulu Drafting možete napraviti radionički crtež. Ovaj deo programa se bazira na CAD tehnologiji, pa vam omogućava rad sličan kao u Auto Cad-u. U njemu možete crtati linije, krugove, elipse, splajnove i slične geometrijske oblike. Omogućeno vam je korišćenje i već standardnih alata u vidu sečenja linija, produžavanja, zaobljavanja i slično. Velika prednost CATIA-e u odnosu na druge slične programe je u jednostavnom dobijanju projekcija već pripremljenog trodimenzionalnog modela. Sa komandom Section View lako presecate deo i dobijate njegov tehnički crtež preseka. Generisanje dimenzija na crtežu može biti automatsko, ali ćete uglavnom vi odraditi veći deo posla.

Proces dimenzionisanja je vrlo jednostavan i brz. Interesantno je da naknadnom izmenom trodimenzionalnog modela u Sketcher-u, dolazi do automatskih izmena dimenzija i oblika na tehničkom crtežu. Ovo je suštinski vrlo korisna osobina, jer svaka promena će se pokazati na konačnom crtežu, bez vaše intervencije. Postoji mogućnost da se veza imedju modela i crteža prekine uz pomoć metoda Isolate. Može vam se ukazati potreba za tim u slučaju većih izmena koje želite da napravite na crtežu. Nakon "izolovanja" crteža od modela, eventualno ponovno uspostavljanje veze će prouzrokovati gubitak unesenih izmena. Modul Drafting ima ugradjene standardne tablice i veliki broj specijalnih znakova koji će vam u mnogome olakšati pripremu dokumentacije za publikovanje.

Slika 8: Tehnički crtež dobijen projekcijom modela



Hardverska zahtevnost programa

Za normalan rad bez zastoja u programu CATIA biće vam potrebno bar 512 MB RAM memorije. Ovo je najuticajniji faktor na brzinu rada u aplikaciji. Program će funkcionisati i sa 256 MB, ali će se značajno usporiti čim ubacite malo kompleksniji model. Brzina procesora nije od presudnog značaja za rad programa. Do tog zaključka smo došli direktnim poredjenjem računara Intel Pentium 2 na 300 MHz sa Intel Pentium 3 na 667 MHz. Razlike nije bilo, a računari su imali iste ploče, grafičke kartice i hard diskove. Pored memorije, najvažnija za normalno funkcionisanje aplikacije je grafička karta. Što je brži procesor na njoj, vizuelna manipulacija kompleksnih objekata se obavlja tečnije. Naša preporuka su kartice sa novim GeForce procesorima. Zbog rada sa velikim Page File-ovima, hard disk takodje značajno utiče na brzinu rada programa. CATIA će vam zauzeti oko 900 MB prostora na hard disku, a ukoliko želite i dokumentaciju, za to ćete angažovati dodatnih 700 MB.

Računari koje firma Dassault Systems preporučuje za rad sa njihovim aplikacijama su radne stanice poznatih svetskih firmi. Jednom mesečno izlazi informator Catia Solutions za korisnike softverskih paketa CATIA, ENOVIA i DELMIA. U tom magazinu možete naći trenutno aktuelne preporučene konfiguracije. Možete dobiti 2 besplatna broja časopisa ukoliko se prijavite na internet adresi: www.catiasolutions.com.

Realnost i budućnost

CATIA je sve popularnija u našoj zemlji, a svoju slavu u inostranstvu doživela je odavno. Zbog jednostavnosti menija i razumljivosti komandi ovo je program jednostavan za učenje. Preporučujemo vam CATIA OnLine Forum na internetu: www.coe.org. Na njemu možete naći veliki broj pitanja i zanimljivih odgovora koji vam mogu pomoći u radu ili učenju. Ukoliko se bavite poslom koji u opisu radnog mesta ima projektovanje i tehničko crtanje, ovaj program iskreno preporučujemo i vama i vašoj firmi. O ceni programa nećemo pisati, ali vam dovoljno govori činjenica da osnovna namena programa nije za pojedince i male firme. U svakom slučaju, CATIA je pravi program u kome možete iskazati svoju kreativnost i smisao za inovaciju.

Tekst na ovu temu takodje javno objavljen: PC PRESS 5. Dec. 2002 Beograd

Mladen Radaković, dipl.maš.inž. www.mladen.radakovic.net

064/11-573-22

catia-2002

Documents