Figura 1: Ambiente de definição da feature casca.

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1 1 Cascas Alguns elementos usados em produtos, principalmente invólucros de outras peças, podem ser classificados como cascas. Define-se casca a um volume sólido cuja espessura é muito menor do que as demais dimensões. Assim, é comum no detalhamento de projeto ser necessário criar uma casca. Cascas são usuais na criação de elementos sólidos vazados, principalmente, peças que precisam conter outras peças. As cascas também são úteis quando uma das variáveis de projeto é a diminuição de peso. Em elementos que precisam ser refrigerados, as cascas são elementos de suporte de aletas de refrigeração e assim por diante. A forma de casca é comum na construção de objetos que precisam ser fabricados por injeção, bem como muitos daqueles cujo método de fabricação é a fundição. Os sistemas CAE/CAD/CAM permitem criar cascas através de operações muito simples. Normalmente, é usado uma forma básica da peça a partir de um modelo sólido extrudado ou de revolução. Uma vez que se tenha um sólido, o objeto casca é criada através do operador casca ( hollow ). Este operador aplica um deslocamento ( offset ) as paredes do sólido, definindo assim a espessura da casca. Este deslocamento pode ser dado em diferentes direções em relação à superfície do sólido base. Em alguns casos, pode-se indicar uma superfície que deve ser removida e depois define-se a espessura da casca em si. O operador de criação de cascas permite indicar mais de uma superfície a ser removida. Da mesma forma, ele admite selecionar diferentes superfícies, e com elas determinar valores dimensionais específicos, e assim, indicar diferentes espessuras, para as faces que vão compor o sólido. Portanto, esta feature de projeto somente é habilitada em sistemas CAD/CAM para o detalhamento de peças quando uma forma básica já tiver sido criada. O ambiente de definição de suas propriedades geométricas é mostrado na Figura 1. 1

2 Figura 1: Ambiente de definição da feature casca. Ainda, na Figura 1 pode ser observado que a aba de definição do detalhe casca espera que se indique as faces cuja espessuras serão diferentes da espessura padrão para criação do sólido. Ao determinar a espessura de uma casca, o projetista pode ainda escolher a direção que a casca deve ser construída, em relação as faces que serão usadas para a criação da mesma. Na figura 2 é mostrada uma peça com duas faces retiradas formando uma casca com diferentes espessuras nas suas faces. Figura 2: Um a peça com diferentes espessuras criada com o operador casca - hollow. Uma vez criado o modelo sólido com o detalhe de casca, outros detalhes 2

3 pode ser incluídos usando outros operadores de detalhamento, tais como furos, reforços, aletas, etc Restrições na criação de cascas Durante a criação de cascas é preciso prestar atenção a algumas restrições associadas as entidades que gerarão tal feature : Cascas não podem ser criadas a sólidos que tenham superfícies que sejam tangentes a um ponto; a superfícies a ser removida não pode também ser tangente a um ponto; não é possível selecionar uma superfície a ser removida que tenha um vértice criado pela intersecção de três superfícies curvas; se um peça tiver um canto com mais de três superfícies a casca será geometricamente indefinida. Neste caso a superfície a ser removida dever ser rodeada pelas arestas ( superfícies de revolução não é valida) e a superfície que intercepta a aresta deve formar um ângulo com a geometria sólida menor que 180 graus. Se esta condição for encontrada, qualquer superfície indicada para criar a casca pode ser removida para corrigir o problema; ao selecionar superfícies que tenham outras superfícies tangentes a elas para indicar espessuras independentes, todas as superfícies que são tangentes deve ter a mesma espessura ou a criação da casca será falha. Por exemplo, se quiser criar um casca de uma peça que contém um furo e se quiser que a espessura da parede do furo diferente de toda as outras espessuras, é preciso pegar as duas faces do cilindro que representam o furo e fazer com que a distância de deslocamento para eles seja o mesmo; a ferramenta de criação de cascas usa como padrão criar cascas com espessuras constantes. Se o sistema não puder criar para a peça um casca com espessura constante o processo vai falhar. 2 Reforços Reforços são pequenas protusões anexadas a superfícies de modelos sólidos. Estes detalhes de projeto são criados para aumentar a resistência da peça, 3

4 principalmente objetos de paredes finas, a fim de dar-lhe estabilidade a flambagem e muitas vezes, melhorar o comportamento delas no caso de vibrações, além, é claro, de evitar que tais paredes possam flexionar durante o uso. Em alguns casos, também se usa o reforço como elemento auxiliar de fabricação, principalmente em injeção e fundição de peças, quando objetivo é aumentar o volume de passagem, necessário para o escoamento do material a ser injetado para formar a peça. Reforços podem ter formas simples (retas) ou formas mais complexas, dependendo do objetivo de detalhamento da peça a ser criada. O operador de criação de reforço é uma extensão dos operadores de extrusão reta e de geração de sólidos de revolução simples. Assim, para a criação do detalhe reforço requer alguns passos a ser seguidos: o perfil que vai definir a forma do reforço deve ser criado num plano de referência próprio, já presente na árvore do modelo (ou criado especificamente para gerar o reforço). A extrusão ou revolução do perfil vai ser dado relativo a este plano; determinar o lado do plano de perfil para adicionar o material do reforço com a geometria desejada; definir referências apropriadas do modelo onde o reforço vai ser criado; o volume sólido gerado é fruto do perfil e das referências indicadas de forma que uma intersecção entre os dois sólidos exista. definir as dimensões apropriadas do reforço; Portanto, a forma do reforço é definida a partir de um perfil parametrizado. Este perfil, neste caso é sempre aberto, mas ele deve tocar as superfícies do sólido que vai ancorá-lo. Por isso, a importância de indicar para ele, referências do sólido base, para que o volume sólido do reforço possa ser construído pelo sistema CAD/CAM. E assim, ao definir um perfil parametrizado para um reforço, a forma geométrica deste é sempre examinada quanto a validade. Se validado o perfil, o sistema CAE/CAD/CAM permite a visualização do modelo e demais operação sobre os detalhes geométricos do mesmo. Existem dois tipos de modelos de criação de reforço: reforço reto e reforço rotacional. No reforço reto, o perfil do mesmo é extrudado unilateralmente ou simetricamente em relação ao plano de ancoragem do perfil. A figura 3 mostra uma seqüência deste tipo de reforço. 4

5 Figura 3: Detalhando uma peça com reforço reto - straight rib. Já, o reforço rotacional é um detalhe de projeto adicionado à superfícies de revolução. Se a superfície de revolução estiver em ângulo o reforço gerado será cônico, isto é não planar. O perfil parametrizado, neste caso, é revolvido em torno do eixo de referência do sólido ancoradouro do detalhe, a partir do seu plano de criação. Da mesma forma que o perfil reto, ele pode ser criado como reforço unilateral ou simétrico em relação ao plano do perfil parametrizado. A espessura do reforço é obtida pelo recorte do perfil em relação aos planos paralelos ao plano do perfil parametrizado. Um exemplo de reforço rotacional é mostrado na figura 4. Figura 4: Detalhando uma peça com reforço rotacional - rotational rib. 5

6 2.1 Criando Perfis Parametrizados para Reforços Um perfil parametrizado é criado num plano agregado ao modelo sólido, definindo desta forma onde o reforço será colocado. Dito de uma outra forma, isso significa que será necessário criar um plano de referência adequado no qual o reforço será colocado. A partir deste plano a espessura do reforço será definida. Este processo de definição de perfil parametrizado pode ser feito antes ou depois de entrar com a ferramenta de criação de reforços. Deve-se lembrar que um reforço só será criado se houver um perfil parametrizado válido. Um perfil parametrizado para criação de um reforço deve seguir os seguintes critérios: deve ser um loop simples aberto; deve ser um perfil parametrizado contíguo e não auto-interceptante; o perfil deve estar alinhado as superfícies que receberão o reforço (elas devem ser indicadas como referências para a sua construção), formando uma área fechada. A seqüencia de criação de reforço reto ou rotacional é o mesmo, no entanto cada um deles em particular requerem propriedades específicas. Na figura 5 pode ser visto um perfil parametrizado para um reforço reto. Figura 5: Exemplo de perfil parametrizado válido para reforço reto. Mais uma vez, o perfil parametrizado é criado sobre plano de referência indicado inicialmente, mas como os seus extremos estivessem anexados as 6

7 superfícies limitantes do sólido que vai receber o reforço. Isso forma uma área (ou perfil fechado) sobre a qual o reforço vai ser preenchido. A mesma análise pode ser aplicada para um reforço rotacional. Na 6 é observado um exemplo de um perfil parametrizado para a criação de um reforço rotacional. Figura 6: Exemplo de perfil parametrizado válido para reforço rotacional. Neste caso o perfil parametrizado deve ser criado sobre um plano que passa pelo eixo de revolução da superfície cilíndrica ou cônica que ancorará o reforço. Ou seja, ao criar o plano que vai ancorar o perfil, este deve conter elementos de referência da forma cilíndrica que vai ancorar o reforço. Como no caso de reforço reto, os pontos extremos do perfil devem estar sobre as superfícies onde o reforço será criado. Assim pode se concluir que são referências para criação do reforço o plano onde o perfil será criado, duas linhas de referências relativas as superfícies de ligação do reforço com o objeto a ser reforçado e o eixo de rotação no qual a superfície de revolução foi criada. Na figura 7 mostra tipos de reforços lineares/retos e rotacionais. 7

8 Figura 7: Exemplo de reforços retos e rotacional. 8