LEM 3ºano 1ºsemestre Concepção e fabrico assistido por computador Desenho 3D de uma trompa de harmonia Software: Solidworks 2004 Trabalho realizado por: João André da Silva Petiz Ano lectivo: 2004/2005
Índice Introdução... 3 Realização do trabalho... 4 Peças... 5 Exemplos de Peças... 5 Peças Normalizadas... 7 Trabalho final... 8 Vista Geral... 8 Vista explodida... 9 Pormenor dos cilindros... 10 Conclusão... 11 Bibliografia:... 11 2
Introdução No âmbito da disciplina de CFAC, tendo de apresentar uma proposta de trabalho, decidi, em primeiro lugar realizar um trabalho de desenho 3D, por ser uma área cada vez mais importante na indústria, em solidworks 2004, por ser o software de desenho 3D leccionado na disciplina. Quanto ao objecto em si, optei pela trompa de harmonia, por ser uma proposta diferente das que conheci, por gostar particularmente da forma e por me parecer ser uma boa oportunidade de aprender em termos de modelação, visualização ( tubagem ) e ligações mecânicas ( mecanismo de rotação dos cilindros ). No trabalho, não é apresentado o desenho 2D pedido pois a forma foi obtida por medição directa do objecto, sendo efectuados alguns esboços de orientação ( note-se que a figura da capa, não se refere ao modelo em causa ). Para complementar esta informação, contactei uma loja e um reparador de instrumentos musicais, no entanto, a informação conseguida refere-se apenas ao número e tipo de peças dos diferentes modelos e nunca a medidas concretas. Espera-se neste trabalho, conseguir obter uma representação, o mais fiel possível, da trompa e conseguir representar correctamente a vertente funcional da mesma. Sobre a trompa de harmonia A trompa consiste num tubo de aproximadamente 8m enrolado por onde o ar circula. Se dividirmos o tubo, obtemos tubos mais pequenos onde o ar vibra a uma frequência maior, dando origem a notas mais agudas (tal 3
como acontece na corda de uma guitarra quando ao pressionar, a encurtamos. Por ser um dos instrumentos com tubagem mais comprida, é também um dos que tem maior amplitude de notas. O mecanismo de cilindros, serve para conduzir o ar por caminhos diferentes ( de maior ou menor comprimento ). Os tubos móveis servem para afinar o instrumento. Realização do trabalho Na realização deste trabalho, tentei desenhar individualmente o maior número de peças possíveis o que levou a um número bastante elevado. Foram usadas vários tipos de operações, quer nos sketches quer nos features. A nível da tubagem foram usadas principalmente as funções sweep/sweep thin/sweep cut, loft/loft thin e pontualmente revolve. A função extrud/extrud cut/extrud thin foi usada principalmente nas chaves e objectos de forma simples ( cilindros ou prismas ). No intuito de poupar trabalho e evitar erros, foi usada várias vezes a função mirror. A função de repetição circular patern (normalmente usadas em engrenagens por exemplo) foi usada na realização das ranhuras nas tampas e no parafuso de accionamento manual. A função chanfer foi usada em parafusos e respectivos furos. A função fillet, foi usada em ligações de partes de peças, simulando por vezes a soldadura. A nível de features, não foram usadas mais funções. Quanto a referencias geométricas, foram aplicados planos quer transladados quer rodados. Nos sketches 2D, usei praticamente todas as funções mas não usei sketches 3D. De salientar a aplicação da hélice na realização das molas. A nível do Assembly, a principal dificuldade resultou da incorrecção da medição manual. Assim, muitas das medidas sofreram pequenas correcções de forma a validar os mates. A construção do conjunto foi feita do meio para fora, ou seja, do conjunto de cilindros para a tubagem exterior 4
tentando ao máximo eliminar interferências e fazendo pequenas alterações quando necessário. A construção da vista explodida foi feita manualmente tendo em consideração a sequência de montagem para que não surjam colisões durante a animação de explosão. Peças Devido ao grande número de peças, ire apresentar algumas de maior relevância. Exemplos de Peças Mola de torção Esta mola foi realizada foi realizada nos seguintes passos: desenho da hélice (definição do diâmetro, passo e número de rotações) e do braço (junto ao plano5); desenho da circunferência de centro coincidente na hélice; sweep; definição de plano e circunferência na extremidade oposta da hélice; extrud da circunferência anterior; mirror do corpo no plano 5. 5
Conjunto cilindro exterior/cilindro interior Estas peças trouxeram dois problemas: Como fazer os tubos secundários saírem do tubo principal sem haver distorção? Para isso fez-se os tubos secundários atravessar o principal pelo centro e no fim um extrud cut eliminou o material em excesso. Como garantir que os furos do cilindro interior coincidam com os do cilindro exterior? Na realidade as duas peças derivam do mesmo ficheiro. Após a realização dos sweep cut dos tubos secundários, num ficheiro retirou-se o material de dentro e noutro o material de fora. Trompa 6
Esta peça de geometria aparentemente complicada (pelo menos para quem nunca tinha trabalhado com o programa) acaba por ser realizada por três operações simples: revolve na trompa propriamente dita, um loft (utilizando o centerline) na zona do tubo de secção variável e um sweep na zona de secção constante. Peças Normalizadas parafuso cl NP 1095 - ISO 1508 m2x12-5.8 Esta peça foi obtida com um revolve do sketch da figura acima, seguido de um extrud cut para realizar o rasgo e de um chanfer na face inferior. No entanto o chanfer poderia ser eliminado se o realizasse no sketch. Por fim foi introduzido o cosmetic thread. parafuso cl NP 1095 - ISO 1508 m2x4-5.8 7
Este parafuso segue o procedimento do anterior com a realização do fillet na face superior. porca H ISO 4032 - m3-8 Após estudo da norma, foi realizado um extrud hexagonal furado com metade da altura. De seguida fez-se um extrud cut anelar com ângulo para realizar o chanfro. Por fim, fez-se um mirror no plano representado e aplicou-se um cosmetic thread à face interior. Trabalho final Vista Geral 8
Vista explodida 9
Pormenor dos cilindros 10
Conclusão Na realização deste relatório, cheguei às seguintes conclusões: Este trabalho foi muito útil na familiarização e aprendizagem deste software e da lógica de funcionamento deste tipo de softwares; Apesar do muito tempo dispendido, este tipo de trabalho é motivador devido à concretização visual fácil, ou seja, hora a hora aparece-nos mais um objecto representado, quase como se o pudéssemos ter na mão. Não tendo explorado muito a vertente visual do programa, apercebome da potencialidade do programa em termos de realismo. Um dos aspectos mais positivos, refere-se à análise crítica que se faz de uma peça e do grau de conhecimento que devemos ter dela para a representar correctamente. Verifica-se isto no elevado número de operações que usei nas primeiras peças e à redução das mesmas nas últimas peças. Por não ter nenhum desenho de definição, senti alguma dificuldade em realizar o movimento das chaves e cilindros (ainda não está a 100%) No futuro seria interessante fazer um trabalho onde pudesse explorar ainda mais a vertente de modelação ( formas mais complexas para aprender alguns truques ) e a vertente de simulação de movimentos, nomeadamente das molas de torção. Bibliografia: Sebenta da Disciplina Tavares, João Manuel R. S., Introdução ao SolidWorks Morais, Simões, Desenho Técnico Básico 3 Desenho de Construções Mecânicas, 22ª edição, Porto Editora, 1999 Morais, J.S., Almacinha, J.A., Desenho de construção mecânica e Desenho Industrial II, sebenta 2003/2004 11
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