1
Lekcja 1 -- Wstęp
Witam w cyklu lekcji poświęconych oprogramowaniu CATIA v5.
W kolejnych lekcjach postaram się w przejrzysty sposób opisać techniki
modelowania oraz służące do tego narzędzia. Przedstawię sposoby tworzenia
modeli bryłowych i powierzchniowych, a także metody łączenia modelowania
bryłowego i powierzchniowego.
CATIA v5 to zintegrowany system CAD/CAM/CAE wspomagający proces
tworzenia wyrobu praktycznie na każdym jego etapie. Bogaty zestaw narzędzi
oraz nowoczesne rozwiązania współbieżnego projektowania, symulacji,
optymalizacji oraz wytwarzania umożliwiają podniesienie jakości usług
projektowych oraz podnoszą walory użytkowe tworzonych produktów.
Po tym krótkim wprowadzeniu pora przejść do praktyki. Uruchamiamy program
poprzez dwukrotne kliknięcie przedstawionej poniżej ikony.
Rys. 1
Program wygeneruje krótki film urozmaicony ciekawymi efektami dz
więkowymi,
po czym zostanie wyświetlone następujące okno:
Rys. 2
 2
Nie będę na razie opisywał tego okna, ponieważ naukę obsługi programu
rozpoczniemy od poznania modułu służącego do modelowania części. Czytelnicy
bardziej zaawansowani być może stwierdzą, że można projektować
bezpośrednio w tym oknie. To prawda, lecz uważam, że lepiej rozpocząć naukę
obsługi programu od poznawania jego poszczególnych części. A zatem klikamy
Start w górnym menu i wybieramy kolejno Mechanical Design i Part Design. Po
tych zabiegach zostanie wyświetlone okno dialogowe podobne do poniższego.
Rys. 3
W lewym górnym rogu wyświetlonego okna widoczne jest drzewo.
Rys. 4
Drzewo to składa się z "korzenia" nazwanego Part1 - jest to nazwa naszej
pierwszej części (oczywiście nazwę części możemy w każdej chwili zmienić
klikając prawym klawiszem myszy na nazwie i wybierając properties z menu
kontekstowego opcja Part Namber). Kolejne gałęzie drzewa zawierają kolejne
płaszczyzny robocze oparte na kartezjańskim układzie współrzędnych. Ostatnią
 3
pozycją w drzewie jest składnik o nazwie PartBody. Można w skrócie powiedzieć,
że jest to modelowana przez nas część. Wszystkie operacje przeprowadzane na
modelu będą podpinane pod "gałąz
" PartBody.
Rys. 5
Kolejnym elementem wartym uwagi jest umieszczona na środku ekranu róża
płaszczyzn.
Rys. 6
Jest to graficzna reprezentacja płaszczyzn umożliwiająca łatwe ich wybieranie
oraz dokonywanie na nich odpowiednich modyfikacji, takich jak np. przesuwanie
płaszczyzny równolegle do danej. Następny interesujący element to tak zwany
kompas umieszczony w prawym górnym rogu ekranu.
Rys. 7
Umożliwia on wykonywanie obrotów lub przesunięć elementu względem którejś
z osi, np. wskazanie na kompasie osi X i przytrzymanie lewego przycisku myszy
umożliwia przesuwanie elementu względem tej osi. Wypróbuj wczytując plik o
nazwie L1 manipulacje.
 4
Rys. 8
Wskazanie na kompasie łuku, np. pomiędzy osiami XY, umożliwia wykonanie
obrotu elementu względem osi Z.
Rys. 9
Sądzę, że opisywanie działania poszczególnych przycisków dostępnych w tym
oknie mija się z celem, ponieważ będziemy je poznawali na bieżąco w trakcie
nauki obsługi programu CATIA. Jest to uzasadnione tym bardziej, że kolejne
 5
omawiane moduły będą dysponowały odmiennymi zestawami ikon.
W pracy z programem CATIA niezwykle istotne jest poznanie zasad posługiwania
się myszą. Jeśli korzystamy z myszy trójprzyciskowej, możemy w pełni
wykorzystać wszelkie ułatwienia programu CATIA. Poniżej postaram się
przedstawić zasady posługiwania się myszą w programie CATIA. Zaczniemy od
jednoczesnego naciśnięcia środkowego i lewego klawisza myszki - kombinacja ta
umożliwia wykonanie obrotu obszaru roboczego.
Rys. 10
Naciśnięcie środkowego klawisza myszy umożliwia przesuwanie obszaru
roboczego.
 6
Rys. 11
Jednoczesne wciśnięcie lewego i środkowego klawisza myszy, a następnie
zwolnienie lewego klawisza umożliwia dynamiczne powiększanie i pomniejszanie
obszaru roboczego przez przesuwanie myszą w górę i w dół.
Rys.12
Opisane powyżej operacje (oprócz obrotu) odnoszą się również do drzewa -
 7
wystarczy kliknąć je dwukrotnie lewym klawiszem myszy, a następnie przesunąć
w dowolne miejsce na ekranie lub odpowiednio je powiększyć czy pomniejszyć.
Aby przejść z powrotem do trybu edycji modelu, również dwukrotnie klikamy
drzewo.
Ukrywanie elementów geometrycznych
Aby ukryć czasowo zbędny element geometryczny należy użyć funkcję
hide/show Rys.13 i wskazać obiekt do ukrycia.
(Przenieś na stronę niewidoczną bryłę Partbody występującą w pliku L1
manipulacje)
Rys.14
Podgląd strony niewidocznej realizuje się przy pomocy funkcji swap visible space
Rys.15.
Rys. 16
Przeniesienie elementu geometrycznego ze strony niewidocznej do przestrzenii
roboczej wymaga selekcji obiektu Rys.16 i użycia funkcji hide/show
 8
Zadanie:
* W pliku o nazwie L1 manipulacje zmień nazwy występujące w drzewie
przedstawionej części (na polskie).
**Przy pomocy kompasu postawionego na powierzchni obiektu zmień pozycję
prostopadłościanu z
na:
Uwaga: kompas przenosimy używając przycisku myszy select w pozycji
czerwonego kwadratu podstawy kompasu, który zwalniamy dopiero na wybranej
powierzchni obiektu. Przemieszczenie poprzedza wybór obiektu i rodzaju
translacji na kompasie.
***Poćwiczyć zastosowanie poszczególnych klawiszy myszy i opanować
poruszanie się po przestrzeni roboczej CATII. Będzie to pomocne podczas
następnej lekcji poświęconej w całości wykonywaniu szkiców.
PROJEKTOWANIE W SYSTEMIE CATIA -I
Główne cechy systemu CATIA
Wprowadzenie
System oprogramowania CAD/CAM/CAE po nazwą CATIA powstał w firmie Dassault
Aviation, której produktem, znanym także u nas, jest myśliwiec Mirage. Od pierwszych
zastosowań w przemyśle lotniczym, oprogramowanie przeszło długą drogę ewolucji, stając
się narzędziem stosowanym w wielu różnych dziedzinach wytwarzania. Obecnie jest nadal
rozwijane w specjalnie wyodrębnionym przedsiębiorstwie Dassault Systemes, we
współpracy dystrybucyjnej ze światową siecią IBM.
CATIA zakresem swoich możliwości obejmuje cały proces projektowania, wytwarzania i
modernizacji wyrobu. Jest nie tylko wysoko wydajnym narzędziem do projektowania
przestrzennego, zautomatyzowanego tworzenia rysunków i dokumentacji technicznej;
umożliwia również prowadzenie symulacji i wielostronnych analiz projektowanych obiektów.
Struktura modułowa, składa się z ponad czterdziestu produktów, z których tworzone są
konfiguracje dostosowane do konkretnych potrzeb użytkownika. Każda konfiguracja, może
być wzbogacana o dodatkowe produkty, w wyniku czego powstają konfiguracje
wielozadaniowe. Elastyczność struktury sprawia, że CATIA stosowana jest do różnej skali
zadań, zarówno w dużych jak i mniejszych przedsiębiorstwach. System może być
rozbudowywany stopniowo, począwszy od konfiguracji przeznaczonej do modelowania
przestrzennego, po pełny zakres symulacji i analiz z obsługą procesu technologicznego
(NC) włącznie.
Ze względu na profil realizowanych zadań, oferowane są różne konfiguracje. Największą
grupę stanowią konfiguracje przeznaczone do zastosowań mechanicznych (Mechanical
Solutions). Zakresem działania obejmują one czynności od projektu koncepcyjnego do
pełnej dokumentacji technicznej. Projektant może tu wybierać narzędzia z szerokiej gamy
technik modelowania, z których najważniejsze to:
bryły makietowe, w postaci przestrzennych prymitywów geometrycznych
(prostopadłościanów, cylindrów, sfer, pierścieni itp.), z których buduje się makiety, czyli
wstępne modele konstrukcji.
bryły dokładne (exact solids), z których również można tworzyć model przy użyciu
prymitywów lub na drodze automatycznego przekształcania wcześniej wykonanej
makiety,
modele szkieletowe (3D, 2D wireframe) służące do tworzenia, modyfikowania i
analizowania skomplikowanych struktur przestrzennych i powierzchniowych, trudnych
lub niemożliwych do uzyskania na bazie prymitywów geometrycznych;
bazy gotowych elementów takich jak: otwory, piasty, zagłębienia, spoiny itp..
 2
Przy konstruowaniu modeli przestrzennych, użytkownik korzysta z szeregu łatwo
dostępnych procedur, wykonujących operacje: łączenia elementów, wyznaczania ich części
wspólnej, wycinania dowolnych fragmentów przy pomocy płaszczyzn lub zdefiniowanych
wcześniej powierzchni itp. Modele przestrzenne są podstawą do dalszego przetwarzania:
detalowania części, wykreślania rzutów, zautomatyzowanego wymiarowania, opisywania
rysunków i operacji związanych z symulacjami i analizami.
CATIA umożliwia dogodne manipulowanie modelem w przestrzeni, czyli przesuwanie,
obracanie względem dowolnej osi, a także prezentację modelu na ekranie w kilku rzutach
jednocześnie. Przy modelowaniu złożonych konstrukcji mechanicznych lub
architektonicznych ciekawą i użyteczną funkcją jest płynne tworzenie przekrojów dowolną
płaszczyzną w przestrzeni, dające efekt wchodzenia do wewnątrz modelu.
Obiekt prezentowany jest na ekranie na różne sposoby: z uwidocznieniem wszystkich
konturów konstrukcji, z usuwaniem linii niewidocznych (zasłoniętych), z tworzącymi
powierzchni obrotowych lub jako realistyczne struktury bryłowe. Możliwe jest wprowadzanie
kolorów i cieniowań oraz dowolne rozmieszczanie z
ródeł światła dla lepszego
przestrzennego zobrazowania obiektu.
Istotnym walorem technik modelowania w systemie CATIA jest możliwość
parametryzowania modelu, co usprawnia i upraszcza pracę projektanta, zwłaszcza przy
częstym wprowadzaniu zmian i poprawek. Parametryzacja może być zastosowana w
każdej fazie projektowania, w całym modelu lub w jego części. Może dotyczyć brył,
geometrii szkieletowej, modelu przestrzennego i płaskiego.
Projektanci i analitycy, którzy wymagają technicznie zaawansowanych i w pełni
zintegrowanych narzędzi, między innymi do analizy strukturalnej, wytrzymałościowej
(statyka i dynamika) i termicznej, mogą korzystać z wewnętrznej implementacji metody
elementów skończonych lub z oprogramowania zewnętrznego (np. MSC/NASTRAN,
ANSYS, PATRAN).
Wspomaganie wytwarzania ("Manufacturing Solutions") jest jedną z najbardziej
rozbudowanych grup w systemie. Wspomagane jest opracowywanie założeń
technologicznych i strategii obróbki skrawaniem między innymi dla frezarek o 3 do 5
osiach, tokarek i wiertarek. System generuje kod sterowania dla obrabiarek lub program
sterujący praca robotów. Możliwe jest monitorowanie i analiza efektów procesu obróbki w
każdym z jego stadiów.
CATIA jest systemem otwartym. Dzięki temu dla wielu zastosowań istnieje oprogramowanie
współpracujące z CATI
, wykonane przez specjalistyczne firmy i zaawansowanych
użytkowników. Programy rozszerzające możliwości systemu, zostały stworzone między
innymi również dla architektów, projektantów statków i projektantów kompletnych zakładów
przemysłowych.
Liczba firm w których zainstalowana jest CATIA przekracza obecnie 4000. Są między nimi
Mercedes, BMW, Boeing, Motorola, IBM, Goodyear, Elektrolux, Scania, Husqvarna, Black
& Decker. Do grona użytkowników CATII zaliczają się również firmy mniejsze i mniej znane,
produkujące sprzęt gospodarstwa domowego, instrumenty muzyczne, zabawki, meble i
wiele innych wyrobów.
Aktualnie dostępne są implementacje systemu CATIA Solutions na stacje robocze IBM
RS/6000, HP 9000 Series 700, SPARCstation lub Indigo workstation.
System CATIA oddaje do dyspozycji projektantów i technologów kompleksowy zasób
narzędzi wspomagających ich pracę na każdym etapie tworzenia wyrobu. Właściwe jego
 3
wykorzystanie pozwala w dużym stopniu ograniczyć koszty ponoszone na wykonywanie
prototypów i prób technologicznych. Ponadto czas od powstania koncepcji wyrobu do jego
wykonania ulega znacznemu skróceniu. Dzięki takim oszczędnościom nakłady poniesione
na zakup oprogramowania i odpowiedniego sprzętu z reguły szybko się zwracają.
Przykłady konstrukcji projektowanych z zastosowaniem systemu CATIA pokazano na
poniższych rysunkach.
 4
 1
Lekcja 2 -- Sposób uruchamiania szkicowania, omówienie zasad
rządzących szkicami
Podczas ostatniej lekcji przedstawiłem podstawy pracy z programem CATIA oraz
pokrótce opisałem wygląd ekranu roboczego modułu modelowania bryłowego.
W dzisiejszej lekcji omówię zasady posługiwania się szkicem. Zasady pracy ze
szkicem w programie CATIA są analogiczne do tych, które obowiązują w innych
programach CAD - rysujemy odręcznie zarys bryły lub powierzchni i następnie
nadajemy mu trzeci wymiar. Wydaje się to proste, jednak w praktyce proces ten
jest znacznie bardziej skomplikowany - pomiędzy szkicem a modelem jest kilka
etapów pośrednich. Właśnie im jest poświęcona dzisiejsza lekcja.
Przejdz
my do praktyki. Najpierw uaktywniamy moduł modelowania części,
wybierając kolejno Start/Mechanical Design/Part Design.
Rys. 1
Zostanie wyświetlony ekran poznany podczas pierwszej lekcji.
 2
Rys. 2
Rozpoczynamy tworzenie pierwszego szkicu. Najpierw wybieramy płaszczyznę,
w której będzie leżał tworzony szkic. Możemy tego dokonać na dwa sposoby:
Poprzez wskazanie odpowiedniej płaszczyzny w drzewie - podczas przesuwania
wskaz
nika myszy po płaszczyznach znajdujących się w drzewie (bez klikania
jakiejkolwiek z nich) na "róży płaszczyzn" odpowiednia płaszczyzna jest
wyświetlana w postaci linii przerywanej...
Rys. 3
... natomiast po kliknięciu dowolnej z płaszczyzn zostaje ona zaznaczona w
drzewie, a przerywana linia zmienia się w ciągłą.
 3
Rys. 4
Poprzez wskazanie odpowiedniej płaszczyzny bezpośrednio na róży płaszczyzn
(ten sposób polecam). Najeżdżamy kursorem na wybraną płaszczyznę i klikamy
- płaszczyzna zostaje wybrana.
Po wybraniu płaszczyzny możemy oczywiście anulować wybór poprzez kliknięcie
w dowolnym miejscu ekranu.
Potrafimy już wybrać płaszczyznę, na której chcemy narysować nasz pierwszy
szkic. Kiedy jest ona wybrana, możemy przejść w tryb szkicowania na tej
płaszczyz
nie. Aby włączyć tryb szkicowania, klikamy przedstawioną poniżej
ikonę.
Rys. 5
Powoduje to uaktywnienie modułu o nazwie Sktecher, służącego do wykonania
szkicu. Po kliknięciu powyższej ikony wygląd ekranu CATII zmieni się i program
przejdzie w tryb modelowania elementów płaskich.
 4
Rys.6
Zmianie ulegną również paski narzędziowe dostępne w tym module. Nas będą
interesowały cztery paski narzędziowe podzielone na odpowiednie podgrupy.
Pierwszy pasek narzędziowy, Profile, udostępnia szereg narzędzi służących do
rysowania zarysu szkicu.
Rys. 7
Kolejny pasek narzędziowy, Constraint, służy do wprowadzania do szkicu
odpowiednich więzów wymiarowych oraz geometrycznych.
Rys. 8
Omówiliśmy już wszystkie narzędzia potrzebne do wykonania pierwszego szkicu.
Warto jeszcze wspomnieć o narzędziach dostępnych na pasku Operation -
umożliwiają one przeprowadzenie modyfikacji utworzonego szkicu.
Rys. 9
 5
CATIA oferuje w tym trybie pracy jeszcze jeden pasek narzędziowy, który
umożliwia łatwe uruchamianie różnego rodzaju udogodnień, np. takich jak
przyciąganie do siatki czy uruchamianie osnapu. Narzędzia pomocnicze są
zebrane na pasku narzędziowym Tools.
Rys. 10
Twórcy CATII wprowadzili do programu jeszcze jedno udogodnienie - przy
ikonach wielu narzędzi widnieje mały trójkącik:
Rys. 11
Przytrzymanie wskaz
nika myszy nad tym trójkącikiem powoduje wyświetlenie
kolejnych ikon narzędzi z grupy reprezentowanej przez daną ikonę. Takie
rozwiązanie pozwala zaoszczędzić wiele miejsca na ekranie i ułatwia utrzymanie
porządku na pulpicie roboczym.
Skoro poznaliśmy już pokrótce narzędzia dostępne w module Sketcher, możemy
narysować dowolny szkic. Proponuję narysowanie prostego okręgu - na razie
bez zadawania wymiarów czy więzów, gdyż nie jest naszym celem wykonanie
dokładnego szkicu, lecz poznanie podstaw pracy z modułem. Okrąg po
narysowaniu wygląda następująco:
Rys. 12
Rysowanie okręgu jest niesłychanie proste - klikamy ikonę symbolizującą
okrąg...
Rys. 13
 6
... a następnie kliknięciem wskazujemy na ekranie środek okręgu, po czym
przeciągamy myszką w celu wskazania długości promienia okręgu. Po
narysowaniu pierwszego szkicu wyłączamy moduł szkicownika. Dokonujemy
tego poprzez kliknięcie przedstawionej poniżej ikony Exit workbench.
Rys. 14
Teraz program wyświetli nasz szkic w przestrzeni trójwymiarowej w module
modelowania części.
Rys. 15
Jak widać, utworzony szkic jest umiejscowiony na wybranej wcześniej
płaszczyz
nie.
Zadanie:
*Przećwiczyć przechodzenie pomiędzy modułem modelowania części oraz
modułem szkicownika oraz tworzenie prostych szkiców.
**Narysować proste profile 2D  wg. zadanych rysunków zaczynając od
tworzenia rys .1 przy pomocy instrukcji
 7
Opis tworzenia rysunku nr.1
Otwórz system CATIA v7
Wybierz trybu pracy, Start w górnym menu oraz Mechanical Design i Part Design.
Wskaż płaszczyznę tworzenia profilu np. xy oraz uruchom Sketcher.
Tworzenie profilu 2D
1. Tworzenie okręgu "35
f& Uruchom ikonę okręgu
f& Wprowadz
współrzędne środka okręgu: H=0 i V=0 i promień okręgu R=17
do okna Tools
2. Tworzenie okręgów "11
Okrąg -górny
f& Ikona okręgu
f& Wprowadz
współrzędne środka okręgu: 0 oraz 35
f& Wprowadz
wartość promienia: 5,5
Okrąg - dolny prawy
f& Ikona tworzenia punktu przez podanie współrzędnych
f& Wprowadz
współrzędne polarne środka okręgu: 35, -30 (promień: 35, kąt: -30)
f& Ikona okręgu
f& Wybierz utworzony punkt
f& Wprowadz
wartość promienia: 5,5 do okna tools
Okrąg dolny lewy
f& Ikona tworzenia punktu przez podanie współrzędnych
f& Wprowadz
współrzędne polarne środka okręgu: 35, -150 (promień: 35, kąt: -150)
f& Ikona okręgu
f& Wybierz ostatnio utworzony punkt
f& Wprowadz
wartość promienia: 5,5 do okna tools
3. Tworzenie okręgów R12
Okrąg górny
f& Ikona okręgu
f& Wybierz środek utworzonego wcześniej okręgu R 5,5
f& Wprowadz
nową wartość promienia: 12
 8
Okrąg dolny prawy
f& Ikona okręgu
f& Wybierz środek utworzonego wcześniej okręgu R 5,5
f& Wprowadz
nową wartość promienia: 12
Okrąg dolny lewy
f& Ikona okręgu
f& Wybierz środek utworzonego wcześniej okręgu R 5,5
f& Wprowadz
nową wartość promienia: 12
4. Tworzenie stycznych do okręgów
Linia lewa
f& Wybierz ikonę linii stycznej z paska funkcji
f& Wybierz okrąg górny po jego lewej stronie (rejon przebiegu stycznej)
f& Wybierz okrąg dolny lewy
Linia prawa
Analogicznie jak linia prawa
Linia dolna
f& Wybierz ikonę linii stycznej
f& Wybierz okrąg dolny lewy oraz dolny prawy ( w obszarze przewidywanego przebiegu
stycznej)
5. Usuwanie zbędnych linii
f& Wybierz ikonę Trim z paska narzędzi Operation
f& Wybierz po kolei linię styczną poziomą i okrąg dolny lewy (tę jego część, którą chcesz
zachować)
6. Kasowanie niepotrzebnych elementów (kasowanie wszystkich punktów)
f& Wskaż środki okręgów z klawiszem CTRL
f& Użyj klawisza Del lub komendy Edit + Delete
7. Zapisywanie modelu
f& File + Save As
f& Wybierz katalog, w którym model ma być zapisany
oraz wprowadz
nazwę pliku Rys-1.
 9