Dicas Simplificando o Método Top Down Design Construindo uma Montagem com a Ferramenta Skeleton O Creo Elements/Pro, anteriormente chamado de Pro/ENGINEER, possui capacidade de criar uma estruturação parametrizada do seu produto que proporciona um ambiente de trabalho dinâmico e minimiza a criação de referências externas indesejáveis no ambiente de montagem. Estas ferramentas incluem: capacidades avançadas de criação de componentes, montagens estruturadas com esqueleto, geometrias copiadas e de referência, além de funcionalidades para controle e investigação como: Avançada capacidade de criação que permite criar componentes no ambiente de montagem. Deste modo a estrutura pode ser criada usando componentes que não estão modelados. Peças e submontagens podem ser criadas em quaisquer níveis antes que qualquer geometria seja modelada. Uma vez em que se tem a estrutura definida, pode-se iniciar o modelamento das geometrias selecionando a peça ou sub-montagem desejada através da árvore de criação e clicando em Edit>Activate. Esqueleto (Skeleton) é um componente de montagem especifico para definir a estruturação, o posicionamento espacial e outras propriedades que podem ser utilizadas para modelar os componentes presentes. Os usuários podem utilizá-lo para controlar as referências externas, criando as geometrias dos componentes referenciadas somente nas geometrias presentes no esqueleto, no entanto isto não é obrigatório. Tipicamente features como superfícies de design ou de geometrias auxiliares são criadas no esqueleto para serem utilizadas como referência das peças e permanecem em segundo plano estruturando seu ambiente de montagem. (Nota: para auxiliar na diferenciação das geometrias presentes no esqueleto para as geometrias de peças, existe um parâmetro no config.pro skeleton_model_default_color que pode ser utilizado para definir a cor aplicada nas features presentes no esqueleto.) A ferramenta Copy Geometry permite a transferência de geometrias e outras referências de qualquer componente (incluindo esqueletos). Cada feature Copy Geometry pode conter referências de uma única peça ou esqueleto, entretanto, muitas features deste gênero podem ser encontradas em uma única peça trazendo geometrias de diversos componentes ou esqueletos. (Nota: Apesar de não ser discutido neste documento, é possível utilizar uma feature de Copy Geometry externa para copiar qualquer informação geométrica. Controle de referência e ferramentas de investigação incluem o visualizador Global de Referências que permite rastrear e facilmente compreender as referências criadas entre as features do modelo. Esta ferramenta exibe com clareza as relações entre as referências externas que existem nas peças presentes em uma montagem.
Neste exemplo, uma cadeira de escritório será iniciada: a estrutura da montagem será definida através da árvore de criação mas somente alguns componentes da sub-montagem da base serão criados neste exemplo. Na fase inicial do projeto, alguns detalhes importantes sobre o modelo ainda não foram decididos. Por exemplo, a cadeira pode ter cinco ou seis rodízios, ou talvez o diâmetro do eixo central possa ser alterado. O esqueleto será construído para exemplificar o formato generalizado do modelo e permitir modificações mais abrangentes no projeto que serão aplicadas nos componentes da montagem. Passo a Passo: 1. Crie um arquivo vazio chamado inicio.prt (desmarque a opção use default template). Esta peça é constituída por 3 planos auxiliares e um eixo na intersecção de DTM1 com DTM2. Salve o arquivo e crie um arquivo de montagem vazio (novamente não utilize template) chamado cadeira.asm e então crie duas submontagens, base e assento. Estas sub-montagens podem ser criadas através do ícone. Este procedimento abre a caixa de diálogo Component Create. Entre com o nome e clique no campo Type em Subassembly e no campo Sub-type escolha Standard como mostra a Figura 1. Na sequência, clique em Empty>OK no campo Creation Options como mostra a Figura 2 Figura 1
Figura 2 2. Crie um esqueleto na montagem principal clicando em e clique em Skeleton Model no campo Type. O nome padrão para o esqueleto é nomedamontagem_skel0001.prt. Já que somente um esqueleto será utilizado nesta montagem, remova o 0001 do nome e aceite o nome padrão, neste caso, cadeira_skel.prt. Clique em Copy From Existing do campo Creation Method da caixa de dialogo Creation Options e clique em Browse para buscar o arquivo inicio.prt. Isto permitirá que o esqueleto seja a cópia de uma outra peça que neste exemplo será a peça inicio.prt, criada no passo anterior. A vantagem de utilizar a opção Copy From Existing é que a nova peça não vai herdar nenhuma referência externa dos outros componentes que a montagem original possa ter tido. Este comando irá montar o esqueleto (que agora consiste de 3 planos e 1 eixo) posicionando-o na origem padrão da montagem pai. Crie duas superfícies no esqueleto, como mostra a Figura 3, selecionando o esqueleto (através da tela ou da árvore de criação), clicando com o botão direito e selecionando a opção Activate. Clique para criar o assento e encosto de forma que o eixo A_1 seja normal à superfície do assento. Próximo passo: clique em para criar o eixo da base revolucionado o entorno do eixo A_1. Certifique-se de clicar em no painel para criar a feature como superfície. Note que as geometrias criadas no esqueleto aparecem em azul claro para que possam ser diferenciadas dos outros componentes.
Figura 3
A Figura 4 mostra o esqueleto na árvore de criação. Note que o ícone para esqueleto é diferente do ícone de uma peça comum. Figura 4 3. O esqueleto criado no segundo passo é uma representação bem rústica do que será a cadeira finalizada, mas ocupa o mesmo espaço e vai servir como referência para a criação da geometria final. A sub-montagem base.asm vai consistir de um eixo central, pernas e rodízios. No esqueleto a cadeira esta totalmente representada por apenas uma extrusão e um revolução. Informações sobre a geometria que representa essas áreas podem ser copiadas deste esqueleto que se encontra no nível superior da montagem para ser usada na definição de componentes presentes nas sub-montagens. Crie um esqueleto para a submontagem base.asm ativando-o e na sequência, clicando em. Crie um novo esqueleto vazio chamado base_skel.prt. Ative o base_skel.prt e clique em Insert>Shared Data> Copy Geometry. Clique em para desativa. (Este ícone é utilizado quando se trabalha com geometrias publicadas Publish Geometry). O coletor de geometrias a serem publicadas Publish Geometry collector. Selecione todas as superfícies geradas pela feature de revolução na cadeira_skel.prt. Clique em References no painel e clique no campo References para ativar a seleção de referências. Selecione o eixo A_1, do esqueleto cadeira_skel.prt como mostra a Figura 5. Finalmente clique em para completar a feature. Este procedimento vai criar a feature de copy geometry no esqueleto presente na montagem base.asm que contêm superfícies copiadas como o eixo central e o disco que representa as pernas e rodízios. Esta superfície pode ser utilizada como referência para construir os componentes da base.asm da sub-montagem. Se qualquer geometria em tais componentes forem referenciadas nestas superfícies, elas serão atualizadas caso estas superfícies venham a ser modificadas no esqueleto presente no nível superior.
Figura 5 4. Com o esqueleto base_skel.prt ainda ativo, insira uma reta com a ferramenta de sketch no topo do disco que representa uma perna e rodízio. Fixe um ponto no eixo A_1 e outro na aresta externa da superfície do disco. (Dica: para traçar a curva, selecione DTM1 ou DTM2 como plano de referência para o sketch). Em seguida, insira um eixo passante na extremidade da curva e normal à superfície circular (estas deveriam ser as únicas duas referências necessárias para criar a feature). Por último, insira um plano através do eixo A_1 e através do eixo que acabou de criar. Selecione a reta criada, o eixo e o plano que acabou de criar e agrupe-os clicando com o botão direito e selecionando a opção Group, renomeie a feature grupo para perna na árvore de criação. Finalmente, utilize a feature pattern neste grupo: com este grupo que ainda está selecionado, clique com o botão direito e selecione a opção Pattern, selecione a opção Axis, selecione o eixo entorno do qual será o patter, entre com 6 sendo o número de repetições e distribuído em 360 graus. Esta montagem é exibida na Figura 6 abaixo.
Figura 6 5. Ative a montagem base.asm na árvore de criação e insira uma nova peça chamada perna.prt; clique em Copy From Existing no campo Creation Method da caixa de diálogo Creation Options. Novamente, clique em Browse e selecione a peça inicio.prt no diretório de trabalho. Isto vai buscar a peça de início (que é constituída de 3 planos e um eixo) para o ambiente de montagem, permitindo que você a posicione dentro do ambiente da montagem base.asm. Utilize a constrain Mate no plano DTM3 da peça perna.prt com a superfície circular plana do esqueleto base_skel.prt, agora utilize a constrain Align selecionando o eixo A_1 na peça perna.prt, com o eixo presente no pattern contido dentro do GRUPO_PERNA presente no esqueleto base_skel.prt e alinhe o plano DTM1 com um plano da peça perna.prt presente no pattern. Isto vai montar a peça perna.prt conforme mostra a Figura 7, (o plano presente no esqueleto base_skel.prt não esta visível na imagem abaixo), e na sequência, a peça perna.prt poderá ser repetida através da feature pattern por referência para todos as features GRUPO_PERNA presentes no esqueleto.
Figura 7 6. Ative a peça perna.prt, selecione a feature e faça seu sketch como mostra a Figura 8 abaixo. Utilize o plano DTM3 como plano de sketch na peça perna.prt e o plano DTM2 como referência. No sketch o arredondamento na extremidade da peça deve ser concêntrico ao eixo A_1 na peça perna.prt e o arco na outra extremidade, (que deve ser coincidente com o perfil do eixo central), deve ser concêntrico ao eixo central do esqueleto corpo_skel.prt e deve ser alinhado com a superfície circular do eixo central. (Dica: selecione a superfície circular do eixo central presente na feature do Copy Geometry no esqueleto body_skel.prt e não a superfície revolucionada no esqueleto cadeira_skel.prt). Para finalizar a profundidade da extrusão deve ser selecionanda a superfície do fundo do Copy Geometry no base_skel.prt (não a superfície do fundo da revolução no esqueleto cadeira_skel.prt). Note que este procedimento (e o alinhamento do arco interno do sketch com o eixo central das superfícies do Copy Geometry) cria uma dependência, ou uma referência externa, na extrusão presente no esqueleto, que neste caso é desejada porque agora se o diâmetro do eixo central for alterado, o tamanho da perna também será modificado. Em seguida, crie um furo coaxial mostrado na extremidade externa da perna utilizando o eixo A_1 na peça perna.prt. Por último utilize a feature pattern na opção reference para distribuí-la ao redor da base da cadeira. Isto vai posicionar a perna em cada local do GRUPO_PERNA no esqueleto.
Figura 8 7. Crie uma nova peça dentro da sub-montagem base.asm chamada rodízio e selecione a opção Locate Default Datums no campo Creation Method e depois na opção Axis Normal To Plane no campo Locate Datums Method presentes na caixa de diálogo Creation Options como mostra a Figura 9 abaixo. Figura 9
8. A opção Locate Default Datums permite criar componentes com geometrias auxiliares padrão, definir seu posicionamento através de constrains para localizá-la no resto da montagem e para criar a feature inicial da peça sem ser obrigado a utilizar referências externas. A caixa de diálogo Creation Options mostra 3 tipos de opções para a criação de tais geometrias auxiliares: Three Planes, Axis Normal To Plane e Align Csys to Csys Three Planes selecione 3 planos ortogonais na montagem. O sistema então cria uma nova peça com estes planos, que são utilizados para posicionar o novo componente com as peças e geometrias já existentes na montagem. Axis Normal To Plane selecione um único plano ou uma superfície plana no ambiente de montagem e um eixo normal a ele. O sistema, então, cria uma nova peça com planos e eixo, os quais são utilizados para posicionar o novo componente com as peças e geometrias já existentes na montagem. Align Csys to Csys alinha os eixos x, y e z dos sistemas de coordenadas selecionados. Após selecionar as referências, o componente é automaticamente ativado para permitir as features a serem criadas na nova peça. Estas features vão automaticamente utilizar os planos presentes na peça, deste modo evitando a criação de referências externas no ambiente de montagem. Uma vez que a feature é criada, o sistema posiciona a nova peça na montagem do modo como seus planos foram acoplados às referências selecionadas na montagem. No caso do Axis Normal To Plane, o sistema também alinha o eixo da peça com o eixo selecionado da montagem. As dimensões de posicionamento podem ser modificadas, ou até mesmo redefinir o posicionamento de um componente conforme o desejado. Selecione Axis Normal To Plane, e escolha a superfície no fundo do furo coaxial e selecione o eixo A_1 na perna.prt, como mostrado na Figura 10. Note que este procedimento não cria uma referência externa porque o sistema alinha os eixos e planos desta nova peça com as referências selecionadas e não as utiliza como plano de sketch e nem de referência na feature inicial da nova peça.
Figura 10 9. Antes de criar a base para extrusão no rodízio.prt, clique em Tools> Assembly Settings > Reference Control. Selecione None no tab Objetcs da caixa de diálogo External Reference Control e selecione a opção All Forbidden References da tab Selection. Veja as Figuras 11 e 12 abaixo. Isto irá prevenir que qualquer referência externa seja criada. Figura 11
Figura 12 10. Crie uma extrusão cilíndrica na peça rodízio.prt. Crie o sketch no plano DTM1, faça a feature coaxial ao eixo A_1 (na peça rodízio.prt). Já que o Reference Control está configurado para None, selecione qualquer outro eixo (por exemplo, no esqueleto ou na peça perna.prt) e a seleção não será permitida; portanto, simplesmente faça o diâmetro da extrusão igual ao valor atribuído para o diâmetro do furo coaxial da peça perna.prt (desde que o sketch do círculo não fique alinhado ao perfil do furo). Crie um pattern por referências neste componente. Isto vai posicionar os rodízios em cada localização das pernas. 11. A figura 13 mostra a janela do Global Reference Viewer aberto da montagem principal (para acessar clique em Info>Reference Viewer). Note que somente duas peças tem referências externas. A feature Copy Geometry no esqueleto base_skel.prt é dependente das geometrias presentes no esqueleto cadeira_skel.prt um nível acima, porque foi criada copiando as superfícies de um modelo para o outro, e a extrusão criada na peça perna.prt é dependente da feature Copy Geometry no esqueleto base_skel.prt por causa de seu sketch e sua profundidade que são referenciados no esqueleto.
Figura 13 12. Visto que exemplo foi criado utilizando esqueletos, ele é extremamente configurável e pode ser alterado com grande facilidade. A cadeira poderia ter 5 pernas apenas ao invés de 6, o usuário altera isso apenas editando o número de repetições dos grupos localizados no esqueleto da sub-montagem base. Se o diâmetro do eixo central da base necessita ser maior, a superfície do esqueleto da montagem principal pode ser modificada, desta forma, a localização e o tamanho das pernas serão atualizados conforme mostram as figuras 14 e 15 abaixo.
Figura 14 Figura 15
Este exemplo foi concebido apenas para apresentar o usuário a filosofia do topdown design e suas peculiaridades. Este exemplo pode ser expandido adicionando um outro esqueleto para a geometria da sub-montagem assento e novas submontagens e esqueletos poderiam ser adicionados à base para criar os rodízios. Isto é extremamente importante quando se opta pela técnica de modelamento Top-down, devendo se colocar o maior número possível de informações no esqueleto da montagem principal (dos quais os esqueletos presentes nas submontagens vão copiar dados). Caso esta cadeira fosse um produto real, uma das principais considerações seria a criação de vários grupos de features contendo as curvas e etc, que definem a perna no esqueleto do nível superior. Isto centraliza as informações de toda a montagem e torna o design mais organizado, beneficiando muitos usuários.