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  • Julien MELIQUE David PERRIN GMC01

    CP42 R a p p o r t d e r a l i s a t i o n s o u s C A T I A v 4 . 0

  • Automne 2000 - Rapport de ralisation CATIA v4.0 (Julien Melique - David Perrin) page 2 Plan I) Visualisation de la pice 3

    1) Approche choisie 3 2) Choix du repre 3 3) Arbre thorique 3

    II) Descriptif de la pice 4 1) Dcomposition des entits de contour 4

    a) Contour principal 4 b) Socle 4 c) Alsage principal 4 d) Alsage secondaire 5 e) Trous borgnes 5

    2) Dcomposition des entits canoniques 5 a) Paralllpipde (fig. 1) 5 b) Cylindre (fig. 2) 5

    3) Oprations 6 a) Sketcher 6 b) Fillet (fig. 3) 6 c) Prisme (fig. 4) 6 d) Revolution (fig. 5) 7 e) Union (fig. 6) 7 f) Substract (fig. 7) 7

    III) Conception du solide 8 1) Ralisation du prisme principal 8

    a) Contour 8 b) Extrusion (fig. 8) 8 c) Cubode (fig. 9) 8 d) Soustraction (fig. 10) 8

    2) Ralisation du socle 9 a) Contour 9 b) Extrusion (fig.11) 9 c) Union (fig. 12) 9

    3) Ralisation du cylindre 10 a) Paramtrage (fig. 13) 10 b) Union (fig. 14) 10 c) Fillet (fig. 16 & 17) 10

    4) Ralisation alsage principal 11 a) Contour 11 b) Rvolution (fig. 18) 11

    5) Ralisation alsage secondaire 11 a) Contour 11 b) Rvolution (fig.197) 11 c) Union (fig. 20) 11

    6) Ralisation des trous borgnes 12 a) Contour 12 b) Rvolution (fig. 21 & 22) 12 c) Union (fig. 23) 12

    7) Solide final 13 a) Soustraction (fig. 26) 13

    8) Arbre de construction 14 IV) Mise en plan, tape finale 14 V) Conclusion 16

  • Automne 2000 - Rapport de ralisation CATIA v4.0 (Julien Melique - David Perrin) page 3 I) Visualisation de la pice

    1) Approche choisie Avant de concevoir la pice sous Catia, nous lavons dcompos en plusieurs lments (cf. I.3). Elment important de la conception, larbre doit tre le plus large et condens possible (cf. I.3). Dans cette optique, on dtermine les surfaces dextrusion et de rvolution en dcoupant virtuellement la pice. On trouve au final de cette pr-tude 6 entits dominantes. On dtermine ensuite les plans qui seront utiles aux tracs des diffrents contours. Ce qui nous amne naturellement dfinir un repre daxes propre la pice.

    2) Choix du repre z

    y x

    En tenant compte des symtries, des axes de rvolution et surtout des ctes prsentes sur lnonc, on ne peux que choisir un systme daxes dcrit ci-contre en fixant:

    Laxe z: passant par laxe de rvolution des lments cylindriques.

    Le plan (yz): comme tant le plan de

    symtrie de la pice.

    Lorigine o: sur la partie suprieure du prisme dont sont issues lensemble des ctes.

    3) Arbre thorique

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    soustraction

    union

    Sous Catia, larbre de construction correspond la dcomposition hirarchique du solide final. Y figurent les entits canoniques, les entits de contour ainsi que les diffrentes oprations (SUBSTRACT, UNION, MIROR, FILLET, SKETCHER ) (cf. II.3). Les oprations propres une entit doivent appartenir la mme rgion de base (mme branche ). Dautre part, on regroupe ensemble les entits que lon nommera positives qui reprsentent la matire du solide et les entits ngatives reprsentant les parties soustraire. En procdant de cette manire, larbre adopte une hirarchie horizontale, plus souhaitable quune hirarchie verticale. (cf. IV)

  • Automne 2000 - Rapport de ralisation CATIA v4.0 (Julien Melique - David Perrin) page 4 II) Descriptif de la pice

    1) Dcomposition des entits de contour Les entits de contour reprsentent le dessin des faces sur lesquels on ralise des oprations telles que les extrusions, les rvolutions, (cf.II.3), ce qui les diffrencie des entits canoniques (cf. II.2). Notre vision de la pice nous permet de dfinir 5 entits de contour; ce nombre peut varier suivant lapproche choisie.

    a) Contour principal

    On dfinit le contour principal comme ci-contre, il reprsente la face du prisme extruder. On ralise ce contour sous SKETCHER en utilisant les ctes relatives cette entit (cf. II.3.a).

    b) Socle

    Le socle est la deuxime entit de contour extruder. Notez bien la prsence des cercles qui nous viterons de raliser des oprations superflues. On ralise ce contour sous SKETCHER en utilisant les ctes relatives cette entit (cf. II.3.a).

    c) Alsage principal

    Pour raliser cet alsage plusieurs possibilits, ayant chacune leurs avantages et leurs inconvnients, taient envisageables :

    Lunion directe de cylindres sous Catia. (qui nous est apparue moins efficace pour larbre quun contour sous SKETCHER)

    La soustraction de 2 cylindres (moins efficace pour les mmes raisons)

    Le contour sous SKETCHER (cf. II.3.a). (solution retenue)

    Cependant les 2 premires solutions auraient pu tres envisageables pour un ensemble de 2 cylindres.

  • Automne 2000 - Rapport de ralisation CATIA v4.0 (Julien Melique - David Perrin) page 5

    d) Alsage secondaire

    Lalsage secondaire correspond au perage perpendiculaire la pice on le ralise de la mme faon que pour le principal nous avons opt pour un contour dans SKETCHER qui est la solution simplifiant larbre au maximum. (cf. II.3.a) Ensuite on ralise une rvolution afin dobtenir le solide souhait.

    e) Trous borgnes

    Les contours des trous borgnes ont t eux aussi raliss dans SKETCHER car la partie conique lextrmit de chacun deux t plus facilement ralisable. (cf. II.3.a) Comme pour toutes les pices faites sous SKETCHER, cette solution permet une minimisation de larbre. Nous avons ensuite, contour par contour, fait une rvolution pour obtenir ces trous.

    2) Dcomposition des entits canoniques

    a) Paralllpipde (fig. 1) ( chemin daccs: LPFK/SOLID/CREATE/CUBOID ) Un paralllpipde se conoit en crant un cubode dans Catia ; pour cela il faut dterminer un repre local :

    y0x0

    z0Z

    X

    Y

    fig 1.

    X0, y0, z0 en entrant ses coordonnes dans la zone de texte, puis les diffrentes dimensions du paralllpipde : X: longueur Y: largeur Z: hauteur

    b) Cylindre (fig. 2) ( chemin daccs: LPFK/SOLID/CREATE/CYLINDER ) Pour raliser un cylindre on peut dsigner laxe de rvolution (deux points ou une droite constituent un vecteur directeur u) ainsi que les deux plans qui le dlimitent. Il faut alors dans ce cas entrer les valeurs des rayons intrieurs et extrieurs afin de dfinir totalement le cylindre.

    u

    R2

    H1 H2

    R1

    fig 2.

    Une autre mthode consiste dsigner un point dorigine et laxe de rvolution puis rentrer toutes les dimensions du cylindre dans la bote de dialogue : H1: hauteur 1 H2: hauteur 2 R1: rayon intrieur R2: rayon extrieur

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    3) Oprations

    a) Sketcher ( chemin daccs: Ctrl+K )

    Cette application permet, en choisissant dans Catia un plan de rfrence, de raliser les contours de certaines entits constituant la pice. Les avantages de cette mthode sont :

    Mise en place facile des contraintes de dimensionnement (paralllisme, tangence,).

    Modification possible des contours

    aprs cration.

    Le contour ainsi ralis peut tre envoy dans Catia o nous pouvons lui appliquer des oprations telles que lextrusion, la rvolution, etc.

    b) Fillet (fig. 3)

    R

    Arte

    fig 3.

    ( chemin daccs: LPFK/SOLID/OPERAT/FILLET ) Cette opration permet darrondir certaines arrtes de ntre solide (comme par exemple sur les pices moules o il ny a pas dartes vives) en slectionnant la ou les arrtes sur lesquels il faut oprer et en entrant la valeur du rayon : R: rayon de courbure

    c) Prisme (fig. 4) ( chemin daccs: LPFK/SOLID/CREATE/PRISM ) Les prismes sont cres par extrusion dun contour (qui a pu par exemple tre ralis sous SKETCHER par exemple).

    Off2

    Contour

    Off1

    fig 4.

    Nous avons besoin pour cela dentrer les valeurs de OFF1 et OFF2 caractristiques de lextrusion : OFF2-OFF1: paisseur du prisme OFF1: norme du vecteur

    translation ayant comme origine le plan qui contient le contour.

    Cette technique permet de raliser des primes beaucoup plus complexes que par la cration de solides indpendants.

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    d) Revolution (fig. 5) ( chemin daccs: LPFK/SOLID/CREATE/REVOLUT )

    u

    A2A1 Contour

    fig 5.

    Cette opration nous permet de crer des solides en slectionnant le contour et laxe de rvolution du solide raliser (tout en faisant attention certaines rgles : le contour ne doit pas intercepter laxe de rvolution). Il est aussi possible dobtenir des rvolutions partielles en fixant: A1: angle de rfrence n1 A2: angle de rfrence n2 Cette technique permet de raliser des solides de rvolution beaucoup plus complexes et ceci plus rapidement que par lunion de solides indpendants.

    e) Union (fig. 6) ( chemin daccs: LPFK/SOLID/CREATE/OPERAT/UNION ) Opration boolenne qui consiste slectionner deux entits afin de les unir pour ne former quun seul solide. Lunion sobtient de 2 faons (au rsultat identique) :

    fig 6.

    fig 7.

    On considre le solide A comme indpendant

    lors de sa cration, que lon ajoute au solide B par la commande UNION.

    On considre le solide A comme appartenant au

    solide B ds le dbut, le risque tant de se tromper de solide de rattachement

    On utilisera dans ce dossier la premire mthode, afin d expliquer la dmarche en tant cependant conscient que la seconde option permet un gain de temps.

    f) Substract (fig. 7) ( chemin daccs: LPFK/SOLID/CREATE/OPERAT/SUBSTRACT ) Opration boolenne qui consiste slectionner une entit afin de la soustraire une autre pour crer un dcoupe dans la matire et ne former quune seule entit. De mme que lunion, la soustraction peut sobtenir de 2 faons (au rsultat identique) :

    On considre le solide A comme indpendant lors de sa cration, que lon soustrait au solide B par la commande SUBSTRACT.

    On considre le solide A comme appartenant au

    solide B ds le dbut, le risque tant de se tromper de solide de rattachement.

  • Automne 2000 - Rapport de ralisation CATIA v4.0 (Julien Melique - David Perrin) page 8 I I I) Conception du solide

    1) Ralisation du prisme principal

    a) Contour

    On ralise donc comme, on la dit prcdemment, le contour du prisme principal sous SKETCHER. La redondance de certaines ctes entrane des sur-contraintes au niveau des dimensions. Notamment certains angles que lon ne cotera pas au profit des longueurs qui sont plus prcises.

    b) Extrusion (fig. 8)

    On extrude le contour en le slectionnant et en rentrant comme paramtres dans la bote de dialogue : OFF1=0 OFF2=48

    c) Cubode (fig. 9)

    Pour obtenir lusinage dans le prisme principal, on fait intervenir un cubode ngatif. On fixe lorigine du cubode : x0=-18 y0=-10 z0=0 et les dimensions du cubode : X=32 Y=50 Z=50

    d) Soustraction (fig. 10)

    Lobtention du prisme sobtient naturellement en soustrayant au prisme extrud le cubode nouvellement cre. On obtient le prisme principal qui dfinira lui seul un solide positif auquel on adjoindra les autres entits positives.

    fig.8. prisme issu de lextrusion du contour.

    fig.9. cration du cubode ngatif .

    fig.10. soustraction du cubode au prisme

  • Automne 2000 - Rapport de ralisation CATIA v4.0 (Julien Melique - David Perrin) page 9

    2) Ralisation du socle

    a) Contour

    On ralise le contour du socle sous SKETCHER. Le contour est beaucoup plus facile raliser que le prisme prcdent. Le contour ne prsente donc aucun problme de modlisation. On aurait pu raliser ce socle par union de cubode et de cylindre, cependant le contour du prisme principal nous permet, sous SKETCHER, de positionner le socle par rapport au contour du prisme existant. Donc gain de temps et gain de place vident au niveau de larborescence de construction.

    b) Extrusion (fig.11)

    On extrude le contour du socle comme prcdemment (cf. II.3.c), les paramtres entrer sont : OFF1=0 OFF2=48

    c) Union (fig. 12)

    On additionne les deux prismes de lespace pour obtenir un seul et mme solide (possdant son propre arbre de construction). Le choix de faire lunion ce moment nest pas fait au hasard, cela va nous permettre de positionner facilement le cylindre par limitation de surface, ce que nous allons voir. De mme que le prisme principal tait un solide positif lunion de deux prismes nous donne un prisme positif.

    fig.11. socle issu de lextrusion de son contour.

    fig.12. union du prisme au socle.

  • Automne 2000 - Rapport de ralisation CATIA v4.0 (Julien Melique - David Perrin) page 10

    3) Ralisation du cylindre

    a) Paramtrage (fig. 13)

    On ralise aisment le cylindre ds lors que lon a pos les surface limites. Le choix du repre initial aidant (passant par laxe du cylindre), il suffit de slectionner laxe z comme axe de symtrie du cylindre. On slectionne les faces du prisme prcdent (une face sur le prisme principal et une autre sur le socle. Le dernier paramtre restant tant le rayon du cylindre. On rentre : R2=15 On aurait pu raliser ce cylindre par rvolution dun contour sous SKETCHER. Mais le choix dutiliser SKETCHER ici nest pas judicieux pour 2 raisons :

    Larbre ne sen trouve pas du tout optimis : Lentit de base cylindre serait retrouv remplac par une entit de rvolution

    Les oprations prcdentes nous facilitent

    grandement la tche directement sous Catia.

    b) Union (fig. 14)

    Le cylindre tant un solide positif, on ladditionne aux prismes. On obtient ainsi le solide positif final auquel on soustraira le solide final ngatif.

    c) Fillet (fig. 16 & 17)

    La dernire opration sur ce solide est le fillet ou raccord (cf. II.3.b) (raccord entre les pices cylindriques et prismatiques, le but mcanique tant dviter les artes droites fragilisant la structure du point de vue des contraintes internes. Larbre est optimis dans la mesure o le raccord suprieur et le raccord infrieur du solide possdent le mme rayon, on nappelle donc une seule fois la fonction FILLET, on slectionne les artes de raccord en rentrant le paramtre : R=5 Au final larbre ne possde quune seule entit FILLET.

    fig.13.cration du cylindre.

    fig.15. union du cylindre lensemble.

    fig.16 & 17. ralisation de fillets suprieur et infrieur.

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    4) Ralisation alsage principal

    a) Contour

    Lalsage principal constitue le premier solide ngatif, le choix de lapproche fix (cf. II.1.c), on dsire raliser donc son contour de rvolution en utilisant loutil SKETCHER. On dtermine un plan par lequel passe laxe de rvolution (choix arbitraire entre (xz) ou (yz)) En saidant du solide positif qui apparat sous SKETCHER lorsque le solide est dfinit comme actif (cependant, le choix nexiste pas ici, du fait mme quil nexiste pas dautre solide activer !) on fixe les limites de notre contour qui se rsume un ensemble de 7 traits horizontaux et verticaux lalsage, mthode tout aussi rapide que la cration de 3 cylindres sous Catia, la diffrence se retrouvant dans larbre de construction.

    b) Rvolution (fig. 18)

    On slectionne laxe z comme axe de rvolution et lon entre les paramtres suivants: A1=0 A2=360 Ce qui dfinit un secteur circulaire de 360 degrs.

    5) Ralisation alsage secondaire

    a) Contour

    De mme que pour lalsage principal, lalsage secondaire (solide ngatif) se ralise sous SKETCHER. La diffrence par rapport au premier alsage est lvident gain de place sous larbre et de temps de cration par rapport une mthode traditionnelle. Comme le nombre de solides tant dsormais de 2, on active le prisme positif, le solide auquel le plus de ctes sont fixes. On lance ensuite loutil SKETCHER en choisissant le plan (yz) (cf. I.2). Cet alsage tant lui aussi un ensemble de 7 lignes, on prendra soin de crer un axe temporaire (un simple trait) afin de faciliter la rvolution (aucun axe nexiste par dfaut).

    b) Rvolution (fig.197)

    On slectionne laxe temporaire comme axe de rvolution et lon entre les mmes paramtres : A1=0 A2=360

    c) Union (fig. 20)

    Il ne reste qu additionner les deux solides ngatif pour reprsentant lensemble du vide de la pice).

    fig.18. cration de lalsage par rvolution.

    fig.19. second alsage cre par rvolution.

    fig.20. union des 2 alsages.

  • Automne 2000 - Rapport de ralisation CATIA v4.0 (Julien Melique - David Perrin) page 12

    6) Ralisation des trous borgnes

    a) Contour

    Partant du principe que lon souhaite raliser larbre le plus court possible, on choisi de faire les trous borgnes sous SKETCHER (choix lgitime) mais notez bien que 4 traits raliss en mme temps que le contour de lalsage secondaire (car les trous borgnes appartiennent au mme plan) ne paie pas de mine ! On lance loutil SKETCHER en travaillent bien entendu avec le prisme positif tant dfini comme actif pour les raisons expliques auparavant (cf. III.5.a). On trace un axe temporaire afin daider la rvolution du contour.

    b) Rvolution (fig. 21 & 22)

    On slectionne laxe temporaire comme axe de rvolution et lon slectionne les contours des trous borgnes un par un (la slection multiple avec lopration REVOLUTION tant impossible) On entre successivement les valeurs A1=0 A2=360

    c) Union (fig. 23)

    On additionne les trous borgnes entre eux avant de les ajouter lensemble des 2 alsages ngatifs. Lensemble constituant le solide ngatif final est ainsi cre.

    fig.21. premier trou borgne

    (rvolution).

    fig.22. second trou borgne

    (rvolution).

    fig.23. union de lensemble ngatif .

  • Automne 2000 - Rapport de ralisation CATIA v4.0 (Julien Melique - David Perrin) page 13

    7) Solide final

    a) Soustraction (fig. 26)

    Lopration finale de la cration rsidant alors dans une seule soustraction (du fait de notre choix de conception expliqu au I.1) On choisi la commande SUBSTRACT en choisissant en premier lentit positive que lon garde, car la notion de positivit et de ngativit tant utile pour notre discussion nest pas propre Catia cest au moment de la soustraction que lon dfinit cette proprit. Le rsultat laisse apparatre le solide final.

    fig.24.ensemble positif final.

    fig.25. ensemble ngatif final.

    fig.26. pice finale = Epositif Engatif

  • Automne 2000 - Rapport de ralisation CATIA v4.0 (Julien Melique - David Perrin) page 14

    8) Arbre de construction Larbre de construction final est quasiment le mme que celui imagin lors de la pr-tude (cf. I.3). A partir de la succession des tapes prcises auparavant, on obtient directement un arbre qui peut tre rorganis de manire loptimiser. Dans larbre de construction sous Catia, on slectionne la branche du cylindre en choisissant REORDER puis on slectionne la branche de destination cest dire celle du socle. En rgnrant, on obtient larbre suivant. On peut saffranchir de ltape REORDER en choisissant les entits du solide grce au magntoscope puis en appuyant sur Pause ( || ). Dans notre cas la construction du cylindre nous impos ce choix.

    PRS CUB

    -

    +

    F

    FIL

    -

    SOL

    -

    +

    soustraction

    union

    +

    PRS CYL

    +

    +

    REV REV

    +

    REV REV

    IV) Mise en plan, tape finale

    Conformment aux instructions du TD n4, on ralise la mise en plan qui ne reprsente aucune difficult majeure. On utilisera donc les fonctions AUXVIEW2, DIMENS2 et TEXTD2 en prenant garde passer en mode DRAW (DR/SP) (cf. p15).

  • Automne 2000 - Rapport de ralisation CATIA v4.0 (Julien Melique - David Perrin) page 15

  • Automne 2000 - Rapport de ralisation CATIA v4.0 (Julien Melique - David Perrin) page 16

    V) Conclusion

    Evidemment, il nous parat lgitime de bien prciser que la conception de la pice t faite en fonction de nos connaissances de lpoque. Ds lors, on peut supposer quil existe certainement dautres approches plus optimises envisageables. Nous avons tent davoir une approche en vue de lusinage possible de la pice (soustraction de matire prfrable un ajout de matire), cependant Catia nous amne faire des choix quant aux techniques utilises. En effet il est plus ais de procder partir de solides lmentaires mme si un tel usinage nest pas concevable. A ce propos, Einstein disait que devant un choix de plusieurs solutions, la solution la plus vidente est la meilleure.

    I) Visualisation de la pice 1) Approche choisie 2) Choix du repre 3) Arbre thorique II) Descriptif de la pice 1) Dcomposition des entits de contour a) Contour principal b) Socle c) Alsage principal d) Alsage secondaire e) Trous borgnes

    2) Dcomposition des entits canoniques a) Paralllpipde (fig. 1) b) Cylindre (fig. 2)

    3) Oprations a) Sketcher b) Fillet (fig. 3) c) Prisme (fig. 4) d) Revolution (fig. 5) e) Union (fig. 6) f) Substract (fig. 7)

    III) Conception du solide 1) Ralisation du prisme principal a) Contour b) Extrusion (fig. 8) c) Cubode (fig. 9) d) Soustraction (fig. 10)

    2) Ralisation du socle a) Contour b) Extrusion (fig.11) c) Union (fig. 12)

    3) Ralisation du cylindre a) Paramtrage (fig. 13) b) Union (fig. 14) c) Fillet (fig. 16 & 17)

    4) Ralisation alsage principal a) Contour b) Rvolution (fig. 18)

    5) Ralisation alsage secondaire a) Contour b) Rvolution (fig.197) c) Union (fig. 20)

    6) Ralisation des trous borgnes a) Contour b) Rvolution (fig. 21 & 22) c) Union (fig. 23)

    7) Solide final a) Soustraction (fig. 26)

    8) Arbre de construction

    IV) Mise en plan, tape finale V) Conclusion