catiav5 syllabus

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Section I Introduction

Introduction

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1 Introduction et préambule Catia™ est tout d’abord, depuis son origine, un logiciel de Conception Assistée par Ordinateur (cao). Mais depuis les versions 4 du logiciel développé par Dasssault System, il est également un logiciel de simulation, de fabrication (fao) et de gestion de la connaissance. Il permet de mener à bien des projets de conception dans leur entièreté depuis le design original, en passant par les prototypes, les redesign, la simulation et en terminant par la fabrication. Lors de cette introduction à l’utilisation de ce logiciel, nous ne verrons que les outils de base de la conception, du dessin (dao) et de la simulation. Nous verrons également comment à partir du modèle cao obtenir les plans correspondants. Attention, le présent document a été développé pour la release 8 de catia™ V5. Il se peut que, d'une release à l'autre, de petits changements aient eu lieu.

2 Planning Pour cela nous verrons successivement les sujets suivants :

Séance 1 Introduction à l’environnement et philosophie Introduction au sketcher Sketcher Introduction à Part Design

Séance 2 Part Design : Création et Modifications A partir de plans A partir de modèles 3D Wireframe et Surface

Séance 3 Assemblage Cinématique Drafting

Séance 4 Projet Séance 5 Projet Séance 6 Projet Séance 7 Présentation du projet (lors de la semaine de récupération)

La cote finale des travaux pratiques se basera sur l'appréciation du travail lors des TPs, ainsi que sur le projet qui se déroulera lors des trois dernières séances. Les modalités de celui-ci vous seront communiquées lors de la première séance de TPs.

3 Philosophie et environnement Brisant complètement avec l’architecture utilisée jusque là, la version 5 de catia™ opte pour une architecture "orientée objet" et une interface résolument "user friendly" se rapprochant beaucoup plus d'une interface du type Solidedge™. Il se base sur les métiers pour orienter la conception.

INTERFACE

11.. FFeennêêttrree En effet, lorsque l'on lance le programme (pour lancer catia™ v5, double-cliquez sur l'icône située sur votre Desktop ou cliquez successivement sur Start Programs Catia Catia V5R8), on aperçoit une interface de type Windows possédant les

Introduction à CATIA V5

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menus classiques (File, Edit, Tools, Help…), un espace de travail, une barre d'outils latérale et une barre d'outils en bas de la fenêtre (que l'on nommera ultérieurement "abyssale"). Ces barres d'outils sont en fait multiples et sont constituées de plusieurs sous-barres dont certains outils peuvent être inactifs. Pour s'en assurer, il suffit de cliquez droit sur une des barres pour observer quelles sont les barres qui sont affichées. Si une barre est marquée comme affichée et qu'elle n'apparaît pas, il est possible qu'elle soit cachée lorsque la fenêtre est trop petite (à ce moment, un sigle ">>" atténué est indiqué au niveau du dernier outil visible). Ces barres peuvent être déplacées en utilisant la souris. Tout en bas de la fenêtre un espace de ligne de commande est prévu mais n'est pas utilisé ici. L'environnement est évidemment multi-fenêtres qui se manipulent comme toute application Windows (Excel par exemple). Attention, une fenêtre est égale à un fichier !

22.. EEssppaaccee ddee ttrraavvaaiill Dans l'espace de travail, on aperçoit de gauche à droite un arbre de construction de l'objet courant, les plans de référence de l'espace (xy, yz, zx) ainsi que le compas. Tous ces éléments sont sensibles à la souris. L'arbre de construction reprend tous les sous-éléments et opérations qui ont été utilisées pour construire l'objet courant. En modifiant cet arbre, on modifie directement l'objet courant et inversement. En cliquant sur l'arbre, on rend le reste de l'espace de travail inactif. Il suffit de recliquez dessus pour à nouveau avoir accès à l'espace de travail dans sa globalité.

33.. AAtteelliieerrss11 Parlons maintenant des ateliers de catia™ v5. Comme nous l'avons vu précédemment, ce logiciel possède un grand nombre de fonctionnalités et permet d'effectuer un grand nombre de tâches. Ces fonctionnalités et tâches sont regroupées par thème dans un module ou "atelier". Les fonctions, outils et menus accessibles varient en fonction de l'atelier dans lequel on se trouve. Nous utiliserons principalement les ateliers de PART DESIGN, GENERATIVE SHAPE DESIGN, WIREFRAME AND SURFACE, SKETCHER, DRAFTING et ASSEMBLY. Ces ateliers sont regroupés par métiers : MECHANICAL DESIGN, SHAPE, NC MANUFACTURING, EQUIPMENT AND SYSTEMS, … Pour accéder à un atelier, il existe plusieurs possibilités :

• En double-cliquant sur un objet de l'arbre de construction qui ne peut être modifier que dans un atelier (par exemple dans l'arbre d'un objet d'assemblage, en double-cliquant sur un objet part, on accède à l'atelier de PART DESIGN ;

• En cliquant sur start, on peut accéder à la liste des tous les ateliers disponibles regroupés par métiers.

• Au démarrage, ou en cliquant sur l'icône située en haut de la barre d'outil latérale (symbolisant l'atelier courant), on arrive sur une fenêtre permettant de choisir parmi des ateliers favoris préalablement définis.

1 Workbench en anglais.

Introduction

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44.. CCoommppaass Le compas constitue une nouveauté dans l'environnement cao. En effet, cet objet permet à la fois de manipuler l'espace de travail et les objets qu'il contient. S'il n'est lié à rien, il permet de le faire tourner autour d'un axe choisi (x, y ou z) ou autour de l'origine, de déplacer l'espace selon une direction choisie (x, y ou z). Pour le lier à un objet, il suffit de cliquez gauche sur le compas, de maintenir la pression et de le déplacer sur l'objet désiré. Le compas est lié lorsqu'il change d'apparence lors de son déplacement. Une fois lié et la pression relâchée, le compas apparaît de couleur verte. Le compas est en général lié à une surface de l'objet. Les mêmes opérations peuvent être effectuées sur cet objet sans intervenir sur l'espace entier ni sur les autres objets qu'il contient. Cet outil est généralement utilisé dans l'atelier d'ASSEMBLAGE car il permet de positionner et d'orienter préalablement, les parts à assembler.

55.. SSoouurriiss À tout instant un clique droit donne accès à un menu contextuel. Le clique gauche permet de sélectionner un objet, un élément ou d'activer une fonction, un menu, un champ de formulaire. La multi-sélection est rendue possible en utilisant la touche ctrl. Dans les listes déroulantes, la touche shift permet de sélectionner un groupe d'objets. Le clique du milieu permet de faire défiler l'espace de travail devant la fenêtre, en maintenant la pression sur le bouton. À côté de ces cliques classiques, des combinaisons de cliques permettent d'exécuter des opérations très courantes comme le zoom, la rotation de l'espace de travail et donc de se simplifier grandement la vie :

• Rotation Pour cela, il faut positionner le curseur n'importe où sur l'espace de travail, appuyer sur le bouton du milieu, maintenir la pression, appuyer ensuite sur le bouton gauche, maintenir la pression et faire bouger la souris. L'espace de travail tourne devant la fenêtre. (rem: pour changer le centre de rotation, il suffit de cliquez une fois avec le bouton du milieu à l'endroit désiré).

• Zoom Appuyez su le bouton du milieu, maintenir la pression, appuyer sur le bouton gauche et relâcher ce dernier immédiatement tout en maintenant la pression sur le bouton du milieu. En bougeant la souris vers le haut, on zoome, en la bougeant vers le bas, on dézoome.

66.. AArrbbrree ddee ccoonnssttrruuccttiioonn Cet outil sera développé au chapitre suivant (voir paragraphe Hiérarchisation et Chronologie ci-dessous en page 7).


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arbre

Favoris

Sketcher

Barre d'outils latérale

Barre d'outil flottante Compas

Plans de référence

Barre d'outils "abyssale"

Menus

CONCEPTS

77.. OOrriieennttéé OObbjjeett Le développement du logiciel ayant été fait en c++, l’ensemble du software s’articule sur une architecture "orientée objet". En effet, tout élément de catia™ est un objet. Il est stocké dans un fichier. Tout objet peut être instantié, utilisé dans un autre projet ou lié à un autre objet. Il est donc important lorsque l'on travaille sur plusieurs objets (comme par exemple sur un assemblage de plusieurs parts ; dans ce cas, l'assemblage est un objet, les différents parts sont également des objets) de réaliser que ces objets sont des fichiers différents, que toute modification sur un objet utilisé par ailleurs entraînera des modifications dans toutes ses utilisations et que la sauvegarde d'un objet n'entraîne pas systématiquement la sauvegarde de tous les objets. Des outils permettent de gérer la manipulation et la sauvegarde des objets (et de la connaissance). Par exemple, l'outil de save management (accessible via File > Save Management) permet de gérer la sauvegarde des différents objets dans leurs fichiers respectifs. Ainsi, il est possible de sauver une instance modifiée d'un objet comme nouvel objet. Il suffit pour cela de la sauver dans un nouveau fichier. Tout comme dans les techniques de programmation, il est possible d'assigner des attributs aux objets comme par exemple son nom, sa couleur, son matériau (qui est lui-même un objet)…

Introduction

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88.. OOrriieennttéé ""PPrrooccééddééss"" Catia v5 est orienté "procédés". En effet, la conception, les fonctions et outils de conception vont dépendre des procédés que l'on a à disposition. En effet, il existe plusieurs ateliers de conception mécanique : PART DESIGN, SHEET METAL (pour concevoir des plaques de métal avec pliage, emboutissage, soudure), … Chacun de ces ateliers possède des outils différents car ils mettent en œuvre des méthodes de fabrication différentes.

99.. 22DD DDeessiiggnniinngg Une autre caractéristique dans la philosophie de conception utilisée par la nouvelle version de catia™ réside dans l'utilisation intense du SKETCHER. En effet, alors que dans la version précédente, les éléments étaient tous des éléments définis directement dans un espace 3D, on part maintenant tout le temps d'un profil 2D (encore appelé "esquisse" ou "sketch") pour aboutir à un objet 3D. Même une sphère est construite par la rotation d'un profil 2D en forme de demi-cercle autour d'un axe de révolution.

1100.. EEssppaaccee CCaacchhéé Comme dans la version précédente, il existe deux espaces parallèles :

• Un espace de travail visible • Un espace annexe caché.

Il est possible de transférer des objets d'un espace vers un autre. Ce transfert s'effectue automatiquement dans le cas de certaines opérations. Ainsi lorsque l'on effectue une extrusion à partir d'une esquisse, cette esquisse est automatiquement envoyée dans l'espace caché. Attention, elle est simplement envoyée dans l'espace caché et non détruite car elle sert à la construction de l'extrusion. Sa destruction entraînerait un manque dans la définition de l'extrusion. Par contre sa modification se répercuterait dans l'extrusion.

Pour passer d'un espace à l'autre, il suffit d'utiliser l'outil (swap space).

Pour envoyer un élément d'un espace vers l'autre, on utilisera l'outil (hide/show).


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1111.. HHiiéérraarrcchhiissaattiioonn eett CChhrroonnoollooggiiee Dans cette version de catia™, tout l'historique de la construction d'un objet ainsi que ses liens avec d'autres objets sont conservés en mémoire. Il est donc très aisé de revenir en arrière. De plus, la chronologie des opérations est conservée. Ainsi, toute modification d'une opération sera répercutée sur les opérations postérieures dans le temps. Cet historique de construction est représenté sous la forme d'un arbre situé sur la gauche de l'espace de travail. Les opérations et les objets sont hiérarchisés. À la racine de l'arbre, nous avons l'objet contenant tous les autres. Un objet ou une opération située en dessous d'un objet est appelé descendant de ce dernier (un descendant direct étant dés lors appelé enfant). Inversement, tout objet situé au-dessus d'un objet ou d'une opération est appelé parent. La chronologie des objets et des opérations est représentée par leur ordre d'apparition dans l'arbre sur un même niveau. Ainsi, si une opération a apparaît avant une opération b (c'est à dire au-dessus, dans la manière de représenter l'arbre dans catia™), cela signifie qu'elle a été appliquée avant l'opération b à l'objet parent. Toutes les opérations s'appliquant à un objet constituent des enfants de cet objet. Toute modification d'une opération sera répercutée sur les opérations postérieures.

1122.. GGeessttiioonn ddee llaa ccoonnnnaaiissssaannccee Catia™ v5 met également en œuvre une série d'outils permettant de gérer la connaissance. En effet, il existe soit des pièces standard qui sont utilisées un grand nombre de fois (comme par exemple une vis) soit des pièces qui sont souvent réutilisées en modifiant l'un ou l'autre paramètre (comme une vis par exemple). Il est donc possible de définir des bibliothèques de composants standard (comme un catalogue de vis par exemple) ou pour une pièce de définir l'un ou l'autre paramètre identifié comme devant être préalablement défini pour définir la pièce (par exemple le diamètre d'une vis). Si ces outils sont très utiles pour mener à bien de grands projets de conception et de nombreux projets de conception, nous ne verrons cependant pas ces outils au cours des séances de travaux pratiques.

4 Outils de base Il existe une série de barres d'outils (en général abyssales) qui restent de manière permanente à disposition. Passons les en revue. Tout d'abord, nous avons les outils de visualisation :

• Nous avons déjà vu les fonctions permettant d'envoyer un objet vers l'autre espace et permettant de passer d'un espace à un autre.

• Le zoom et le dézoom sont représentés par les boutons et .

• La rotation de l'espace peut se faire en utilisant le bouton .

• Le déplacement de l'espace devant la fenêtre se fait via le bouton .

• Il existe aussi les fonctions de rendu : . Pour alléger l'affichage, on peut choisir de ne visualiser que les contours des objets, ou de manière filaire ou

Introduction

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encore sans avoir les effets de reflet et d'ombre. Rem: la petite flèche en bas à droite de l'icône signifie que cette fonction cache d'autres fonctions. Pour y accéder, il faut cliquer sur la petite flèche noire.

• On peut également choisir la perspective utilisée pour l'affichage : .

• Fit-all-in : ajuste le zoom de manière à ce que tous les objets de l'espace soient visibles dans la fenêtre ;

• Fly : permet de se déplacer dans l'espace (c'est la caméra qui bouge et non l'espace).

• Normal View : permet de regarder l'espace normalement à un plan choisi. • Une autre icône très utile située dans une autre barre d'outils est la fonction de

remise à jour de l'espace de visualisation : . • Une barre d'outils standard est également présente. Elle contient les fonctions

de new, open, save, print, cut, copy, paste, undo, redo, help.

Pour la sélection d'objets, nous avons déjà vu que l'on pouvait utiliser le bouton gauche de la souris, en association avec la touche ctrl pour la multisélection. Un outil dédicacé est présent sur les barres d'outils latérales juste en dessous de l'outil de

favoris : . Cet outil donne accès à la barre d'outils de sélection (en cliquant sur la petite flèche

noire): • Le premier outil est l'outil de sélection par défaut : sélection par clique gauche. • Le deuxième (également accessible par défaut) permet de sélectionner un

ensemble d'objets en dessinant un rectangle les entourant complètement. Pour cela, il suffit de cliquer gauche pour indiquer un coin du rectangle, de maintenir la pression, de bouger la souris vers le coin diamétralement opposé désiré et de relâcher la pression.

• Le troisième outil est semblable au précédent à cette seule différence près que même les objets partiellement à l'intérieur du rectangle de sélection sont sélectionnés.

• Le quatrième outil fonctionne de la même manière que le deuxième mais en traçant un polygone. Des cliques gauches successifs définissent les sommets du polygone. Un double-clique gauche permet de fermer le polygone et d'effectuer la sélection.

• Le dernier outil de sélection donne la possibilité de sélectionner des objets en traçant une courbe libre (il suffit de cliquer gauche, de maintenir la pression, de bouger la souris et de relâcher la pression une fois que la courbe désirée est dessinée. Tous les objets coupés par cette courbe seront dès lors sélectionnés).


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Exercice 1 Dans cet exercice, nous allons mettre en pratique les différentes fonctionnalités vues ci-dessus.

1.1 Ouvrez le fichier selection.CATpart. 1.2 Ouvrez complètement l'arbre de construction. 1.3 Sélectionner l'objet rouge. Observez l'arbre de construction. 1.4 Sélectionner l'objet bleu. 1.5 Faites pivoter l'espace de travail en utilisant la souris. Puis en utilisant la

fonction ad hoc. 1.6 Faites pivoter l'espace de travail autour de l'objet jaune en utilisant la

souris. 1.7 Zoomez sur l'objet jaune en utilisant la souris. Puis en utilisant la fonction

adéquate. 1.8 Recadrer la fenêtre sur tout le contenu de l'espace de travail. 1.9 Sélectionner les objets blanc et bleu (en utilisant la touche ctrl). 1.10 Désélectionner l'objet bleu. 1.11 Désélectionner tout. 1.12 Sélectionner les deux en utilisant un rectangle de sélection. 1.13 Désélectionner tout. 1.14 Sélectionner l'objet rouge et le bleu sans sélectionner l'objet blanc (utiliser

la sélection par intersection avec un rectangle). 1.15 Désélectionner tout. 1.16 Sélectionner tous les objets sauf l'objet jaune (utiliser la sélection par un

polygone). 1.17 Désélectionner tout. 1.18 Sélectionner tous les objets sauf le marron (utiliser la sélection par courbe

libre). 1.19 Désélectionner tout. 1.20 Cliquer sur une branche de l'arbre de construction. Que se passe-t-il ?

Essayer de sélectionner un des objets de l'espace de travail. Cliquez à nouveau sur une branche de l'arbre pour récupérer le contrôle de l'espace de travail.

1.21 Envoyer l'objet blanc dans l'espace caché. 1.22 Rapatrier l'objet orange depuis l'espace caché.

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Section II Sketcher


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1 Introduction Le Sketcher est un ensemble d’outils permettant de générer des esquisses, profils 2D, qui serviront en général à générer des surfaces dans l’atelier Wireframe and Surface Design et des solides dans Part Design. La grande spécificité du Sketcher, par rapport à la création de profils en 3D est que l’on peut imposer des contraintes sur les différents éléments du profil 2D. Cette paramétrisation du profil permettra des modifications faciles, qui se répercuteront ainsi sur les géométries 3D, les surfaces ou les solides se reposant dessus. L’esquisse est créée dans un plan spécifique. Il est tout à fait possible de créer plusieurs esquisses sur le même plan. Chaque esquisse aura son système d’axes V-H, dont l’origine (0,0) sera l’origine de l’esquisse. La première esquisse aura comme nom par défaut Sketch.1. Il est bien sûr possible de modifier le nom des esquisses comme pour tous les objets Catia. Une esquisse qui servira à engendrer un solide ou une surface deviendra automatiquement un enfant de ce solide ou de cette surface et sera considérée comme construction et donc automatiquement envoyée dans l’espace invisible (no-show). Un profil peut être sous-contraint, contraint idéalement ou sur-contraint. Les couleurs des contraintes changent suivant ces trois états. Pour entrer dans l’atelier du Sketcher, il y a deux possibilités : - en utilisant le menu Start|Mechanical Design|Sketcher. Il faut ensuite

sélectionner le plan dans lequel on va dessiner le profil 2D. Ce plan peut être un des plans de l’espace (xy, yz, yz) ou un plan que l’on a créé précédemment ;

- en utilisant l’icône , visible sur la barre d’outils latérale droite à partir de tous les ateliers d’où il est possible de passer en 2D. Il faut ensuite sélectionner de la même façon un plan dans lequel on va dessiner le profil.

Pour sortir du Sketcher il suffit d’utiliser l’icône .

2 Interface Les différents modes de travail qui existent dans le sketcher sont les suivants :

1133.. LLee ssaauutt ddee ggrriillllee Il permet de mettre des éléments sur les points de grille. Lorsqu’il est actif le bouton a une couleur orange. Inactif il est bleu. La grille, elle, peut être configurée pour avoir la grandeur de carreau voulue. Pour cela il faut aller dans Tool|Option|Mechanical design|Sketcher

Sketcher

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Dans les options du Sketcher il y a aussi la possibilité de modifier d’autres éléments tels la couleur de la grille ou autre.

1144.. TTyyppee ddee ccoonnssttrruuccttiioonn Ce bouton une fois activé (de couleur orange alors) permet de tracer des lignes qui seront soit des lignes de construction, soit des lignes standard. Les lignes de construction seront par défaut en pointillés. Ce sont les lignes qui permettent la construction d’autres éléments. Par exemple les cercles permettant de construire un hexagone. Les lignes standard, elles, auront le type de visualisation défini dans les standards graphiques.

1155.. DDiimmeennssiioonnss aauuttoommaattiiqquueess Permet une fois activé (aussi de couleur orange) d’avoir la cotation du profil au fur et à mesure qu’il est dessiné. Ces cotes sont les dimensions de lignes, d’angles, de distances entre deux lignes, des rayons. Elles peuvent avoir des tolérances.

1166.. CCoonnttrraaiinntteess aauuttoommaattiiqquueess Permet une fois activé (orange) de détecter une possibilité de contrainte telle qu’elle est au moment de la création de l’outil. Ces contraintes détectées sont : support de lignes ou de cercles, alignement, parallélisme, horizontalité, verticalité. Les contraintes sont proposées suivant la position de la souris par rapport au premier élément créé.

1177.. LLaa vvuuee ddee sseeccttiioonn Cette icône permet uniquement de visualiser la section d’une pièce 3D en sélectionnant un plan d’esquisse. Pour des éventuelles paramétrisations de la section ou pour la création de lignes ou de courbes il faut aller dans l’outil d’intersection dans le part design.

3 Les fonctions

LES FONCTIONS DE BASE Les fonctions nécessaires pour créer un profil sont celles qui sont situées sur la barre d’outils suivante :

- permet de créer un profil composé de lignes et d’arcs de cercle ; - permet de créer des rectangles, des polygones et autres contours ; - permet de faire des cercles, des ellipses, des arcs… ; - permet de faire de splines ; - permet de faire des coniques ; - permet de faire des lignes ; - permet de faire des axes ; - permet de faire des points.


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N.B : ne pas oublier que les icônes avec une petite flèche noire dirigée vers le bas dans le coin droit se déroulent lorsqu’on clique sur la flèche en question, et donnent accès aux autres possibilités incluses dans ce menu.

1188.. PPrrooffiill Le profil est une série d’éléments adjacents plans tels que des points, des lignes et des courbes. Lorsque l’on clique sur cette icône, il apparait cette autre icône dans la barre

d’outils (Tools) . On peut donc tracer des lignes en cliquant sur des points ou en rentrant leurs coordonnées si les contraintes dimensionnelles sont activées. On peut faire des arcs tangents à ces lignes en cliquant sur le point final, ou des arcs définis par trois points que l’on désigne aussi en cliquant ou en entrant leurs coordonnées. Les valeurs dans les axes H et V varient avec le mouvement de la souris. Mais si on encode une valeur, elle reste fixe.

1199.. LLeess pprrooffiillss pprrééddééffiinniiss Les profils prédéfinis dans Catia V5 sont les suivants :

- rectangle ; - rectangle orienté ; - parallélogramme ; - trou allongé ; - trou cylindrique allongé ; - profil de serrure ; - hexagone.

2200.. LLeess cceerrcclleess eett lleess aarrccss Les cercles dans Catia V5 sont définis par deux objets : un point centre et le rayon. Les arcs ont deux objets en plus : les points de début et de fin de l’arc. En déroulant l’icône, on peut créer un cercle en cliquant une fois pour placer le centre et une seconde fois pour définir le rayon, en cliquant sur trois points, en entrant les coordonnées des points et le rayon, en définissant trois tangences. Les arcs se définissent en cliquant sur le centre, un point début et un point final, ou par trois points que l’on peut définir en cliquant ou en introduisant leurs coordonnées.

2211.. SSpplliinneess Permet de créer des splines passant par leurs points de contrôle, en cliquant sur les points de contrôle, à partir desquels on peut définir des vecteurs auxquels on peut imposer des contraintes.

Sketcher

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2222.. LLeess ccoonniiqquueess Cette icône permet de créer des ellipses, des paraboles et des hyperboles. Pour les ellipses il faut rentrer le centre, le grand axe et un point sur l’ellipse. Pour la parabole, il faut indiquer le foyer, le sommet et deux limites. Pour l’hyperbole (demi-hyperbole), il faut indiquer le foyer, le centre, le sommet et les deux points limites.

2233.. LLiiggnneess Comme expliqué au point précédent, les segments de ligne sont des enfants des points début et fin. On peut les définir soit en désignant les points soit en rentrant leurs coordonnées dans la barre d’outils (tools). La seconde icône permet de faire des lignes infinies. Il est aussi possible de faire des lignes bi-tangentes avec la troisième icône et des bissectrices avec la dernière.

2244.. LLeess aaxxeess Permet de créer des lignes d’axes qui peuvent servir à faire des révolutions ou des symétries.


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2255.. PPooiinnttss Les points dans Catia™ sont créés de deux manières : implicitement par le logiciel, ou explicitement par l’utilisateur. Les points implicites sont ceux qui définissent des éléments. Une ligne, par exemple, sera définie par ses deux points finaux et la ligne qui les joint. En déplaçant les points on déplace la ligne puisqu’ils sont les parents de la ligne. Les points créés par l’utilisateur peuvent l’être soit en cliquant sur la grille, soit en entrant leurs coordonnées cartésiennes ou polaires. En déroulant le menu des points, on a la possibilité de les créer en entrant leurs coordonnées, en les plaçant de manière équidistante sur une droite ou une courbe, de faire l’intersection des deux courbes, ou la projection sur une courbe (ligne) ou sur une surface (plan).

LES OPÉRATIONS SUR LE PROFIL Les outils suivants permettent des opérations sur le profil. Les opérations sont les suivantes :

- des arrondis ; - des chanfreins ; - relimiter les lignes et les courbes en les coupant ou en les allongeant ; - faire des transformations ; - faire une projection.

2266.. LLeess aarrrroonnddiiss eett lleess cchhaannffrreeiinnss Ces deux fonctions s’utilisent de la même façon. Elles ne sont presque plus employées puisqu’il y a moyen de faire les deux avec l’option profil. Pour l’arrondi il faut rentrer le rayon et sélectionner le mode de relimitation que l’on souhaite pour les bords du coin à arrondir. Pour le chanfrein il faut un angle et une longueur, avec le mode choisi également.

2277.. RReelliimmiittaattiioonnss Permet de redéfinir la ou les limites d’une ligne ou d’une courbe. Elle permet également d’effacer les côtés qui dépassent de l’intersection entre deux lignes ou deux courbes. La seconde icône, permet de couper une courbe ou une ligne. La gomme est un effaceur. Il est possible de fermer des cercles ou des coniques avec l’icône arc à fermer, ou de trouver la courbe complémentaire à celle qui a été éliminée par la relimitation

Sketcher

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2288.. LLeess ttrraannssffoorrmmaattiioonnss Permettent de faire des symétries orthogonales, des translations, des rotations, des homothéties2, des offsets (ce qui consiste à créer des profils parallèles à égale distance du profil initial).

2299.. LLeess pprroojjeeccttiioonnss On peut faire la projection des éléments qui sont hors de l’esquisse dans le plan de l’esquisse. La projection est alors associée à la géométrie 3D. La troisième icône permet de faire des projections des bords du solide. Ceci permet d’avoir la silhouette de l’objet 3D sur un plan d’esquisse. On peut faire des intersections d’éléments 3D avec le plan de l’esquisse, elles sont alors aussi associées à la géométrie 3D. Mais cette association peut être rompue grâce à Isolate, accessible par le menu insert/Operation/3D geometry/Isolate.

LES CONTRAINTES Les outils permettant de contraindre un profil sont les suivants :

- ouvre une fenêtre de dialogue pour les contraintes possibles sur l’élément sélectionné ;

- propose la cote de l’élément sélectionné, qui peut devenir une autre contrainte suivant le type d’éléments ou les sélections suivantes ;

- donne une autocontrainte qui permet de contraindre l’élément tel qu’il est dessiné.

Les contraintes servent à fixer mathématiquement la géométrie de l’esquisse et par conséquent les éventuels solides ou surfaces qui y sont rattachés. Les contraintes servent également à attacher les éléments les uns aux autres. En leur absence, on peut bouger librement tous les éléments et modifier ainsi le dessin volontairement ou pas. Mais une fois les contraintes mises, les éléments contraints ne se modifient pas même s’ils sont attachés à des éléments qui bougent. Pour les modifier il faut modifier la contrainte. On distingue les contraintes géométriques et dimensionnelles. Les contraintes expriment la position relative de l’élément par rapport à un ou plusieurs autres. Exemple, le concentricité, la tangence, la perpendicularité, le parrallélisme, la coïncidence. Les contraintes dimensionnelles spécifient la distance entre deux éléments, qui peut être linéaire, angulaire, radiale, suivant le type d’éléments impliqués.

2 Scaling en anglais


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Une esquisse peut être sous-contrainte, correctement contrainte, ou sur-contrainte. Les lignes et courbes de l’esquisse ont la couleur que l’on a configuré dans les outils graphiques, qui par défaut est blanche. Tout ce qui est blanc dans une esquisse est soit sous-contraint, soit ne l’est pas du tout. Ce qui signifie que l’on peut simplement en cliquant sur les éléments et en déplaçant la souris, déplacer les éléments, déformer les profils. Les éléments correctement contraints ne peuvent être déplacés qu’en modifiant la contrainte. Ils sont alors de couleur verte. Si un élément est surcontraint il devient de couleur mauve. Cela signifie que l’on a peut-être des contraintes contradictoires sur cet élément.

3300.. CCoonnttrraaiinntteess aavveecc llaa bbooîîttee ddee ddiiaalloogguuee Permet d’ouvrir une boîte de dialogue, qui propose les contraintes possibles à la géométrie sélectionnée. Il faut donc sélectionner un élément de la géométrie pour que cette icône soit accessible. On peut aussi modifier des contraintes en resélectionnant les diverses géométries impliquées et en recliquant sur cette icône. On désélectionnera alors ce qu’il faut. On peut à tout moment modifier une contrainte en double-cliquant dessus.

On peut également modifier la position de la cote en cliquant sur et en emmenant la cote (valeur ou ligne de cote) à l’endroit désiré.

3311.. CCoonnttrraaiinnttee Les contraintes dimensionnelles et de contact servent à contraindre l’esquisse une fois le profil fini. Pour les contraintes dimensionnelles on peut sélectionner l’élément à dimensionner puis la contrainte. Elle propose elle-même le type de contrainte possible pour cet élément (linéaire, radiale, ou autre). Si on veut contraindre un élément par rapport à l’autre, on sélectionne les deux éléments (le premier puis ctrl pour le second), puis on clique sur contrainte. On a alors la distance (linéaire ou angulaire) entre ces deux éléments. Mais on peut aussi avoir accès à la contrainte de position en cliquant sur le bouton droit après avoir fait ce qui précède. Il propose alors ce qui est possible pour les deux types d’éléments séléctionnés. Cela revient à cliquer la contrainte de contact qui lui donne directement la contrainte la plus directe pour les éléments séléctionnés.

3322.. AAuuttoo--ccoonnttrraaiinnttee Permet de créer les contraintes au fur et à mesure que l’on dessine les éléments. Les valeurs des contraintes sont celles des éléments créés pendant le dessin.

Sketcher

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Exercice 2 Exercice dirigé

2.1 File/ new/part. 2.2 Activez l’icône du sketcher et sélectionnez sur la fenêtre le plan xy. 2.3 Assurez-vous que vos barres d’outils « View » et « Tools » soient visibles. 2.4 Configurez votre grille de façon à avoir un pas de 1mm dans les deux

directions. 2.5 Activez le saut de grille. Sélectionnez l’icône « Axes » et tracez un axe

vertical et un axe horizontal passant tous les deux par l’origine de votre système d’axe H-V.

2.6 Sélectionnez l’axe vertical, vérifiez en double-cliquant dessus qu’il passe bien par l’origine, cliquez ensuite sur la contrainte dimensionnelle puis sur le bouton droit de la souris et imposez-lui d’être fixe.

2.7 Faites pareil pour l’axe horizontal. 2.8 Sélectionnez le plan (représenté par un carré à l’origine des axes) et les

axes H-V et mettez-les dans l’espace caché en cliquant sur l’icône . 2.9 Cliquez sur l’icône « Profil ». Vous voyez apparaître dans la barre

« Tools » les outils servant à créer le profil extérieur approximatif. 2.10 En jouant sur le saut de grille actif ou pas et à l’aide des trois possibilités

de l’icône « profil », tracez le contour extérieur en commençant par le coin inférieur droit.

2.11 Utilisez l’icône du cercle pour tracer le cercle interne. 2.12 Sélectionnez le petit cercle et activez l’icône des contraintes

dimensionnelles, la cote de son diamètre apparaît. Cliquez à l’endroit où elle doit être d’après le schéma. Double-cliquez dessus ensuite et donnez-lui un diamètre de 10 mm.

2.13 Sélectionnez le grand cercle et activez l’icône « contrainte avec boîte de dialogue ». Imposez-lui d’être fixe.

2.14 Sélectionnez les deux cercles (cliquez sur le premier, ensuite ctrl + le deuxième). Activez la contrainte de contact. Ils deviendront ainsi concentriques.


19

2.15 Sélectionnez la ligne à droite du cercle et imposez-lui d’être tangent en cliquant sur contrainte de contact et sur le cercle après.

2.16 Resélectionnez la ligne et donnez-lui une contrainte d’horizontalité (contrainte de dimension ensuite bouton droit et choisir horizontale) et d’une longueur de 25 mm.

2.17 Sélectionnez le segment de 6 mm, et donnez-lui la contrainte de verticalité et de dimension.

2.18 Sélectionnez le cercle de diamètre 20 mm, ensuite allez dans les outils de relimitation et choississez « close » pour fermer le cercle.

2.19 Sélectionnez l’arc de 25 mm de rayon et le cercle de diamètre 20 et imposez-leur d’être tangents par contrainte.

2.20 Sélectionnez ensuite l’arc de 25 mm de rayon et donnez-lui une contrainte dimensionnelle de rayon.

2.21 Sélectionnez le point entre l’arc de 25 mm de rayon et le cercle de diamètre 20 mm, ainsi que le cercle lui-même. Cliquez sur contrainte dimensionnelle, puis sur le bouton droit de la souris et choisir « coïncidence ». Sélectionnez l’arc entier et le cercle et imposez-leur d’être tangents. Et pour finir donnez comme contrainte à l’arc d’avoir un rayon de 25 mm.

2.22 Faites la même chose avec l’arc de rayon 22 et le cercle de diamètre 20 en leur imposant d’être coïncidents, tangents et d’avoir le bon rayon.

2.23 Ensuite sélectionnez le point de fin de l’arc et donnez-lui les contraintes dimensionnelles correspondant à sa position par rapport aux axes.

2.24 Sélectionnez ensuite le segment de 7.5 mm de longueur et l’axe horizontal. Cliquez sur contrainte dimensionelle et fixez l’angle à 45°. Donnez-lui ensuite une dimension de 7.5 mm.

2.25 Cliquez sur le point entre l’arc de 50 mm de diamètre et le segment précédent et imposez-leur d’être coïncidents.

2.26 Le dessin est maintenant entièrement vert. 2.27 Allez à présent dans l’outil de relimitation et sélectionnez break.

Choisissez le cercle de diamètre 20 et coupez-le par l’arc de rayon 22. Resélectionnez la partie restante du même cercle et cette fois-ci coupez-le par l’arc de rayon 25 mm. Relimitez avec l’icône « relimitation » les parties qui doivent l’être et effacez les parties superflues.

Sketcher

20

Exercice 3 Exercice récapitulatif Faites l’exercice suivant en essayant les autres outils comme l’auto contrainte, les cercles, les profils prédéfinis.

21

Section III Part Design

Part Design

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1 Introduction Nous venons de voir comment créer, définir, contraindre des esquisses. Voyons maintenant comment les utiliser pour définir des pièces mécaniques, des parts. Une esquisse n'est, dans catia, qu'un pseudo-objet. Il n'est pas possible de sauver un sketch dans un fichier. Ce n'est pas le cas d'une part. Pour ouvrir l'atelier, utiliser le menu start|mechanical design|part design. Vous avez alors accès à une série de fonctionnalités que nous allons brièvement passer en revue. Lorsqu'une opération de part design est définie à partir d'une esquisse, cette dernière devient automatiquement un enfant de l'opération de part design et est automatiquement envoyée dans l'espace invisible. Voyons maintenant la notion de part body. Nous venons de voir qu'une part contenue dans un fichier, définit une et une seule pièce mécanique. C'est-à-dire, que même si plusieurs entités sont définies dans la part, elles appartiennent à la même pièce mécanique, et cela même si elles ne sont pas matériellement connectées. Cependant, des entités d'une pièce peuvent avoir une identité fonctionnelle propre qu'il serait intéressant de conserver. Par exemple, une tasse munie d'une anse est bien un seul objet constitué du contenant (souvent une forme de révolution) et d'une ou de deux anses. Même si ces parties sont matériellement indissociables et font donc parties de la même pièce mécanique, elles possèdent des fonctionnalités distinctes : le contenant sert à recevoir le liquide et les anses à tenir le contenant. Pour conserver cette différence, on utilise dans une même part plusieurs part body. Pour définir un corps de pièce, il suffit de cliquez sur insert|body. Une autre utilité de ces part body réside dans les opérations booléennes sur les objets. En effet, il est possible de définir une pièce qui est le résultat de la soustraction d'une pièce par une autre, l'intersection de l'une par l'autre. Vous pouvez accéder à ces opérations soit en utilisant le menu contextuel, soit en cliquant sur insert|boolean operations.

2 Fonctions

FONCTIONS DE BASE

3333.. EExxttrruussiioonn33

La fonction d'extrusion est accessible grâce au bouton . Elle permet de définir un solide en élevant une esquisse jusqu'à une hauteur définie. La première icône concerne l'extrusion simple d'une esquisse. Cette élévation peut se faire perpendiculairement (classique) à l'esquisse ou en définissant un angle par rapport à la normale à l'esquisse. Pour cela, il faut préalablement créer une direction d'extrusion en utilisant l'atelier Wireframe and Surface Design. On peut également effectuer une extrusion tout en définissant angle de démoulage4 des arrondis5 de raccord à la base (côté plan de l'esquisse) et des arrondis d'arête. Pour cela utiliser le bouton derrière le deuxième bouton. Enfin, il est possible, à partir d'une seule esquisse contenant plusieurs contours, de définir en une opération appelée extrusion multiple des extrusions de hauteur

3 pad en anglais 4 draft en anglais 5 fillet en anglais


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différente sur chacun des contours. C'est la troisième icône qui permet cette fonctionnalité.

3344.. PPoocchhaaggee66

Le pochage permet de définir des extrusions négatives : . Il s'agit donc non plus d'élever un contour selon une direction en remplissant de matière l'espace ainsi défini mais d'élever un contour dans une direction tout en enlevant de la matière dans la pièce courante. Les mêmes fonctionnalités supérieures que celles de l'extrusion sont disponibles.

3355.. RRéévvoolluuttiioonn77 Une autre manière de construire une part est de faire tourner une esquisse autour d'un axe de révolution. On obtient dès lors une forme de révolution. Lors de la définition du contour, il est important de définir en même temps un axe de révolution autour duquel s'effectuera la rotation. Cet axe doit fermer le contour précédemment défini.

3366.. GGoorrggee88 L'opération de grooving est à la révolution ce que le pochage est à l'extrusion. Le correspondant négatif : l'opération de grooving permet d'enlever un forme de révolution à une pièce.

3377.. TTrroouu99 Cette fonction permet de définir très facilement des trous dans une pièce. Ces trous peuvent être taraudés ou non, borgne ou non, traverser plusieurs pièces. Il est également possible de les répéter facilement.

FONCTIONS DE SURFACE

3388.. FFeerrmmeettuurree –– RReemmpplliissssaaggee1100 Cette fonction permet de fermer et/ou de remplir une surface fermée ou non. Une surface 3D délimite un espace 3D vide de matière. Cette fonction remplit cet espace de matière pour créer l'élément de partbody.

FONCTIONS DE TRANSFORMATION Voyons tout d'abord les opérations définies sur la barre d'outil

3399.. TTrraannssllaattiioonn En cliquant sur la première icône on peut définir précisément une translation du body courant.

4400.. RRoottaattiioonn 6 pocket en anglais 7 shaft en anglais 8 groove en anglais 9 hole en anglais 10 fill en anglais

Part Design

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De la même manière, en utilisant l'outil de rotation (derrière la première icône), on peut faire tourner un body autour d'un axe.

4411.. SSyymmééttrriiee La deuxième icône nous donne accès à l'outil de symétrie par rapport à un plan du body courant.

4422.. RRééppééttiittiioonn ssuurr ccaanneevvaass1111 Il est possible de répéter un objet selon un canevas rectangulaire, circulaire ou quelconque en utilisant la troisième icône.

4433.. AAggrraannddiisssseemmeenntt –– RRéédduuccttiioonn La dernière icône nous permet de redéfinir les dimensions de la pièce courante en utilisant l'outil de scaling. Voyons maintenant la deuxième barre d'outils ci-contre. Les détails du design, souvent liés à des contraintes de fabrication et de plus en plus souvent imposés par des contraintes esthétiques, sont facilement définis en utilisant la barre d'outils d'arrondis d'arêtes, de chanfreinage de coin et d'angle de dépouille.

4444.. AArrrroonnddiiss1122 La première icône concerne les arrondis d'arêtes. Les arrondis d'arêtes sont appliqués à une ou plusieurs arêtes sélectionnées manuellement ou à toutes les arêtes d'une face. Étant donné qu'un arrondi d'arête est souvent un enlèvement de matière, il est impératif de définir un rayon d'arrondi qui soit compatible avec la géométrie de l'ensemble.

4455.. CChhaannffrreeiinnss1133 Un chanfrein est également une opération appliquée à une arête mais cette fois, c'est un angle qui permet de le définir. Les mêmes recommandations sont valables ici. (voir deuxième icône).

4466.. DDééppoouuiillllee1144 L'influence de la méthode de fabrication sur le design de la pièce (Design for Manufacturing), est évident lorsque la pièce sera fabriquée par moulage. En effet, l'opération de démoulage est une opération critique qui demande des arêtes non vives, des parois non parfaitement verticales et pas de porte-à-faux inaccessibles. L'outil de drafting permet de définir des angles de dépouille sur certaines faces. Pour cette définition, plusieurs paramètres sont nécessaires :

• La direction de dépouille (pulling direction, c'est-à-dire la direction dans laquelle se fera le démoulage), par rapport à laquelle seront définis les angles de dépouille,

• Le plan neutre (neutral plan), plan dans lequel, aucune modification par rapport au design initial n'est effectuée,

11 pattern en anglais 12 fillet en anglais 13 chamfer en anglais 14 drafting en anglais


25

• Le plan de séparation (parting plan), si la pièce doit être moulée en plusieurs parties, il est possible de définir le plan ou se fera la séparation des parties. Dans ce cas, il y a deux directions de démoulage.

Cette fonction est accessible via la troisième icône.

4477.. CCooqquuee La quatrième icône permet de définir une coque d'épaisseur voulue autour ou à l'intérieur de la pièce. Cela permet de définir rapidement le moule qui servira à la fabrication de la pièce conçue.

4488.. ÉÉppaaiisssseeuurrss Pour modifier légèrement un design, il est possible de créer une surépaisseur à une surface de la pièce. (cinquième icône)

4499.. FFiilllleettaaggee1155 eett TTaarraauuddaaggee1166 La dernière icône permet de définir le taraudage d'un trou ou le filetage d'un axe.

FONCTIONS AVANCÉES

5500.. RRiibb Cette fonction permet de définir un solide à partir d'un profil fermé que l'on fait glisser sur une courbe guide. Plusieurs options sont disponibles tels qu'une direction de traction (définit une direction par rapport à laquelle le profil doit rester parallèle), une conservation d'angle par rapport à la courbe centrale. Cette fonction est très utile pour modéliser des tuyaux par exemple.

5511.. SSlloott Cette fonction est le pendant négatif de la précédente, elle permet de définir le même genre de solide mais en enlevant de la matière.

5522.. LLoofftt Cette fonction complexe permet de définir des solides à partir d'une ou plusieurs sections (les sections intermédiaires constituent des sections passages obligées), le long d'une ou plusieurs courbes guides. Des contraintes de passage en terme de continuité de tangence, de courbure, de point sont possibles.

5533.. LLoofftt nnééggaattiiff Cette fonction est évidemment le pendant négatif de la fonction loft.

5544.. SSoouuttiieenn Grâce à cet outil, il est facile de créer contre des parois des soutiens de profil différent. L'avantage de cette fonction réside dans le fait que le contour utilisé peut être ouvert, la fonction complète automatiquement jusqu'à la surface à soutenir.

15 thread en Anglais 16 tap en Anglais

Part Design

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Exercice 4 : Haltères Dans ce premier exercice, nous allons succinctement voir comment effectuez des opérations booléennes et la manipulation des bodies dans l'arbre de construction.

4.1 Ouvrez le fichier halteres.CATPart. 4.2 Analyser l'arbre de construction. Est-il possible d'effectuer une opération

booléenne entre la barre et les boules ? 4.3 Créer un nouveau body et coupez/collez la barre dedans. Renommer le

body en lui donnant le nom de barre. 4.4 Copier le body barre et créez-en une copie. 4.5 Effectuez une opération booléenne (Insert --> boolean operations) de

soustraction entre les boules et la barre de manière à obtenir des haltères possédant un emplacement pour recevoir la barre.


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Exercice 5 : Extrusion 3 Abordons maintenant les opérations de base d'extrusion, de trouage, de congé, de dépouille et de coque avec l'exemple suivant :

5.1 Ouvrez le fichier extrusion3.CATpart. Vous avez deux esquisses : une

bleue pour le prisme et une rouge pour le cuboïde de la base. 5.2 Effectuer deux extrusions : 20mm sur la bleue et 40mm sur la rouge dans

la même direction. 5.3 Effectuez une dépouille de 2° sur les faces supérieure, gauche et droite du

cuboïde. La surface de référence est la base du cuboïde et la direction de démoulage est perpendiculaire à cette base et orientée vers le prisme.

5.4 Effectuez une dépouille de 2° sur les faces latérales du prisme. La surface de référence est le dos du prisme et la direction de démoulage est perpendiculaire à cette surface vers l'avant du prisme.

5.5 Effectuez un rayon de congé de 10mm sur les arêtes avant du cuboïde. 5.6 Effectuez un rayon de congé de 8mm sur les arêtes avant du prisme. 5.7 Effectuez une coque intérieure de 4mm sur le solide obtenu en enlevant le

dos et la base. 5.8 Sur la surface arrière du solide, créer un sketch contenant un cercle de

45mm de diamètre et concentrique au cercle de l'esquisse du prisme. 5.9 Créez à partir cette esquisse un cylindre de 30mm de hauteur. 5.10 Trouez ce cylindre d'un trou circulaire de diamètre 35mm et concentrique

au cylindre. 5.11 Créez sur les arêtes communes au cylindre et au prisme un congé de rayon

4mm à l'arrière et de rayon de 8mm à l'avant.

Part Design

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Exercice 6 : Part Basic 1 Dans cet exercice, nous allons construire une pièce présentant une grande symétrie, des trous, des extrusions simples et multiples. Nous allons profiter de la symétrie pour alléger et simplifier l'arbre de construction et nous allons également utiliser les formules pour que la symétrie soit conservée en cas de modifications. Une fois la forme générale définie, nous nous appesantirons sur les fonctions de modification de la pièce.

6.1 Ouvrez la pièce basic11.CATpart. 6.2 Observez la construction de l'esquisse elem1. Expliquez. 6.3 A partir du sketch elem1, extrudez simplement de 10 mm vers le haut, de

manière à ce que le premier plan de la pièce extrudée commence 10 mm au dessus du plan de référence de l'esquisse.

6.4 Copiez le part body courant. 6.5 Effectuez un collage spécial en conservant le lien avec l'original. 6.6 Effectuez sur la copie une symétrie par rapport au plan de l'esquisse

elem1. 6.7 Effectuez une extrusion multiple à partir du même sketch de manière à ce

que l'extrusion du profil extérieur ait une épaisseur de 10 mm à partir d'un plan situé 10 mm au dessus de l'extrusion précédente et que le profil intérieur soit extrudé de la même manière mais avec une épaisseur de 15 mm et situé 15 mm au dessus de l'extrusion précédente. Observez la pièce totale et plus particulièrement la partie copiée.

6.8 Effectuez un trou borgne dans l'excroissance. Ce trou sera concentrique avec l'excroissance et aura une profondeur de 10 mm et un emplacement sera prévu pour la tête de vis.

6.9 Effectuez en une seule opération un trou traversant toutes les plaques. Ce trou aura un diamètre de 10 mm et sera centré dans un coin de la plaque à 10 mm de chacun des côtés.

6.10 Bougez l'opération de trouage courante et placez-là juste avant la première opération de trouage (pour cela, cliquez droit sur l'opération courante et sélectionnez reorder). Que constatez-vous ?


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6.11 Effectuez un pattern rectangulaire permettant de placer des trous identiques dans chacun des coins. Attention, on effectuera cette opération en définissant une formule précisant les dimensions du pattern en fonction des dimensions de la plaque et du diamètre des trous. Pour cela, sélectionnez dans la fenêtre de définition du pattern Instances and Spacing, cliquez droit et sélectionnez edit formula.

6.12 Modifiez maintenant l'esquisse elem1 de manière à augmenter un des côtés de 20 mm. Que constatez-vous ? (normalement, les trous devraient suivre).

6.13 Nous allons maintenant, définir la plaque latérale. Pour cela, nous allons épaissir une surface. Épaississez la surface surfLat1 de 5mm.

Voyons maintenant les outils de transformation de la part.

6.14 Effectuez un arrondi d'arête de 3mm de rayon sur les arêtes indiquées sur le dessin.

6.15 Effectuez un chanfrein à 45° sur les excroissances circulaires comme indiqué sur le dessin.

Il nous reste à effectuer la rainure sur la surface épaissie.

6.16 Ramenez depuis l'espace invisible, l'esquisse elem2. 6.17 Changez son support sur une des surfaces latérales (clique droit puis

elem2|change support. 6.18 Editez le sketch et contraignez-le de manière à ce que la rainure

possède une profondeur de 2mm et qu'elle soit parfaitement située au milieu de la surface (utilisez les formules17).

6.19 Appliquez un matériau au solide. Choisissez par exemple l'acier.

17 Pour rappel, pour insérer une formule dans un champ, cliquez droit et choisissez edit formula. Ensuite, construisez votre formule en utilisant les paramètres à votre disposition (repérez préalablement, si nécessaire, le nom de ceux dont vous aurez besoin)

Part Design

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Exercice 7 : Part Basic 2

Dans cet exercice, nous réaliserons une pièce présentant des éléments possédant une symétrie de révolution. Nous allons également aborder une fonction plus complexe : rainurage (slot).

7.1 Ouvrez le fichier basic2.CATpart 7.2 Créer sur le plan yz un sketch comprenant un cercle de rayon 10mm

centré sur l'origine. 7.3 À partir de ce sketch, créez un cylindre de longueur 200mm extrudé

symétriquement par rapport au plan yz. 7.4 Créez un sketch dans le plan xz comprenant un demi-cercle de rayon 20

centré sur l'origine et un axe fermant le demi-cercle. 7.5 Créez une sphère à partir de ce sketch (shaft). 7.6 Translatez la sphère de manière à ce que son centre coïncide avec celui

d'une des bases du cylindre. Que se passe-t-il? 7.7 Annulez l'opération précédente. 7.8 Créez un nouveau body. 7.9 Coupez la sphère et collez-la dans le nouveau body. 7.10 Effectuez la translation. 7.11 Copiez selon un canevas rectangulaire de manière à ce qu'une seconde

sphère soit placée à l'autre extrémité du cylindre. 7.12 Effectuez une opération booléenne d'addition des deux bodies. 7.13 Appliquez une copie selon un canevas circulaire de manière à créer la

croix. 7.14 Créez dans le plan plan1_manche un sketch comprenant un cercle de

20mm de diamètre centré sur le transept de la croix formée par les deux cylindres.

7.15 Créez le manche cylindrique. Intéressons-nous maintenant aux dessins hélicoïdaux dans le manche.

7.16 Ramenez la courbe centrale1 depuis l'espace invisible. 7.17 Ramenez le sketch profil1 depuis l'espace invisible. 7.18 Créez une rainure en utilisant ces deux courbes. 7.19 Appliquez une copie circulaire de manière à obtenir 4 rainures

régulièrement espacées.


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Exercice 8 Extrusion 1 Soit la pièce suivante (extrusion1). Effectuez les opérations nécessaires pour obtenir un modèle cao de cette pièce.

Part Design

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Exercice 9 Soit la pièce suivante. Effectuez les opérations nécessaires pour obtenir un modèle cao de cette pièce.


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Exercice 10 : Boitard Soit le plan ci-dessous. Créez un modèle cao de cette pièce. Attention, les renforts latéraux posent problèmes. En effet, ils ont la même section sur tout le long. On ne peut donc utiliser un shaft. Pour créer cette pièce, vous créerez deux ribs dont la section triangulaire rejoint exactement les deux cylindres et la courbe guide suit exactement le pourtour du cylindre extérieur. Attention, il faudra créer une courbe guide de la bonne dimension (distance entre les point extrémaux=15mm) et symétriquement par rapport au plan contenant le profil triangulaire.

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Section IV Assembly design


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1 Introduction L’assembly design sert à faire des assemblages de différentes pièces réalisées en part design ou de sous assemblages, dans le but de pouvoir vérifier l’emboîtement et la cinématique. Dans ce chapitre il sera donc question de créer, modifier, et analyser des assemblage de pièces mécaniques. Un assemblage aura une extension .CATProduct. Les composants auront donc soit des extensions .CATPart soit .CATProduct. Les outils qui se trouvent dans cet atelier permettent de positionner les diverses parties de l’assemblage, de les fixer dans l’espace, de poser des contraintes de positionnement et d’analyser l’emboîtement des parties les unes dans les autres. L’assemblage est visualisé hiérarchiquement grâce à l’arbre qui s’ouvre par défaut lorsque vous accédez à l’atelier assembly design. Par défaut, il s’appelle Product1. Mais vous pouvez modifier le nom de votre assemblage ainsi que celui de tous ses éléments en activant l’assemblage ou le composant de l’assemblage et en choisissant Properties après avoir cliqué sur le bouton droit de la souris. Pour activer un composant il suffit de double cliquer dessus. Il devient alors surbrillant. Outre les composants de l’assemblage, on visualise également les différentes contraintes de positionnement qui les lient les uns aux autres, et les propriétés de textes. L’élément actif sera l’élément que l’on pourra modifier. On accède à l’atelier Design assembly par les chemins suivants : − Soit dans le menu Start/Mechanical conception/Assembly design ; − Soit dans le menu File/new/product/ ;

− Soit grâce à l’icône qui se trouve dans le menu de droite.

2 Interface

LE GESTIONNAIRE D’ASSEMBLAGE

− Sert à insérer un nouveau composant ;

− Sert à insérer un nouvel assemblage ;

− Sert à insérer une nouvelle pièce ;

− Sert à insérer un composant existant déja (fichier) ; − Sert à remplacer un composant. De fait il écrase le composant remplacé

par le remplaçant ; − Sert à réordonner les éléments de l’arbre de l’assemblage. Pour cela il

faut que le parent des composants à réordonner soit actif ; − Sert à générer une numérotation des éléments qui sont représentés ; − Sert à initialiser un produit ;

− Sert à gérer la représentation à l’écran ; − C’est l’instanciation rapide et multiple d’un composant pour le

démultiplier. On peut définir cette instanciation suivant un certain nombre de paramètres comme les espacements, la longueur de l’instance et sa direction dans l’espace.

Assembly Design

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5555.. IInnsséérreerr uunn ccoommppoossaanntt Les composants les plus utilisés sont les pièces ayant une extension .CATPart ou un assemblage ayant comme extension .CATProduct. Cependant il est aussi possible d’insérer des composants qui ne proviennent pas de Catia V5 et qui peuvent être des fichiers Catia V4, des fichiers IGES, STEP et VRML, ou encore des composants qui ne sont pas liés à des fichiers propres et n’existent que dans l’assemblage parent. On peut insérer un composant à partir des icônes sur la droite, en sélectionnant la branche qui va recevoir le composant, puis le bouton droit de la souris qui fera apparaître le menu contextuel, ou à partir de Insert/new composant ou New part ou… Lorsqu’on insère un composant sous forme de fichier existant déjà, celui-ci n’est pas copié dans l’assemblage. L’assemblage se contente de pointer vers le fichier du composant. Lorsqu’on insère une New part, on doit lui définir un nouveau nom et une nouvelle origine. Cette dernière peut être définie soit en cliquant sur un point, qui deviendra alors l’origine, soit en en cliquant sur une pièce dont l’origine deviendra alors l’origine de la nouvelle pièce. On créera une nouvelle pièce comme dans Part Design mais dans l’environnement Assembly Design. C’est pareil lorsqu’on insère un New product. Dans les deux cas bien que ce soient des nouveaux composants avec des nouvelles identités, ils pointent vers des fichiers externes au fichier de l’assemblage. Ce n’est qu’en insérant un New component que l’on peut insérer un composant qui existe uniquement dans l’assemblage actif. Il est également possible d’aller chercher des composants dans des catalogues pré-

établis à l’aide de l’icône . C’est souvent le cas des vis ou d’engrenages. Mais pour cela il faut préalablement avoir défini le répertoire où se trouve le catalogue dans Tools/ search/ order. Une fois l’élément trouvé, on l’insère soit grâce à un drag and drop dans la branche désirée, soit en faisant apparaître le menu contextuel et en faisant un copier-coller du composant. Le copier-coller permettra d’ailleurs de copier les éléments pour les dupliquer.

5566.. SSaauuvveeggaarrddee dd’’uunn aasssseemmbbllaaggee File/Save et File/save as fonctionnent comme dans n’importe quel fichier sous windows. Mais en sauvegardant de cette manière on ne sauvegarde que l’assemblage. Tous les fichiers vers lequels il pointe, restent tels quels. Save all et save all as permet par contre de sauvegarder tous les fichiers ayant été modifiés. Il est possible aussi de sauvegarder dans le même répertoire que l’assemblage tous les fichiers pointés en faisant File/save all as/propagate to directory. Il est cependant toujours possible de faire revenir les fichiers à leur répertoire d’origine en faisant un File/save all as/reset.


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LE GESTIONNAIRE DES CONTRAINTES

5577.. TTrraannssffoorrmmaattiioonn ddaannss ll’’eessppaaccee Pour pouvoir imposer des contraintes de position dans l’espace aux composants, il est parfois utile de pouvoir les bouger librement. Pour cela il est possible d’utiliser le compas. Il permet de bouger soit l’assemblage entier, soit des composants individuellement. Pour bouger l’assemblage entier, il faut cliquer sur les axes du compas et ensuite cliquer et bouger avec la souris n’importe quel endroit de l’assemblage. Dans ce cas la transformation appliquée ne sera sauvée nulle part. Pour bouger un élément il faut

− Soit sélectionner le compas, ouvrir le menu contextuel grâce au bouton de droite de la souris, choisir le positionnement automatique sur l’objet sélectionné, et sélectionner le composant à bouger. Ici la transformation appliquée peut devenir permanente parce qu’elle se retrouvera sauvegardée dans le fichier .CATProduct ;

− Soit se positionner avec le curseur sur le carré rouge du compas de façon à voir apparaître la double flèche. Cela permet de prendre le compas et de le bouger jusqu’au composant auquel on veut le rattacher. Si on veut bouger le composant en respectant les contraintes, il suffit de faire [SHIFT] pendant que l’on bouge le composant.

5588.. LLeess ccoonnttrraaiinntteess

− Contrainte de coïncidence entre deux ou plusieurs éléments de l’assemblage ;

− Contrainte de contact entre deux ou plusieurs éléments ;

− Crée une contrainte de distance entre deux éléments de l’assemblage ; − Permet de créer une contrainte angulaire, de parallélisme, ou de

perpendicularité ; − Permet d’encrer un composant dans l’espace ;

− Permet de fixer les composants les uns relativement aux autres ;

− Permet de créer des contraintes rapides relatives entre les différents fils du composant actif ;

− Permet de rigidifier ou d’assouplir un assemblage en surchargeant la position des composants enfants de l’instance de produit ;

− Permet de changer la contrainte active ; − Réutilise un motif pour instancier un composant.

Assembly Design

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Une fois les contraintes définies il faut faire une mise à jour en en tenant compte et les voir s’appliquer à l’assemblage. Il y a quelques règles de base à respecter pour les contraintes :

− Elles ne peuvent être appliquées que sur des composants enfants du composant actif ;

− Elles ne peuvent pas être définies entre deux éléments du même composant ;

− Elles ne peuvent pas être appliquées à deux composants appartenant au même sous assemblage, si ce dernier n’est pas le composant actif.

AUTRES OUTILS

- permet de faire une mise à jour pour tenir compte des dernières modifications. Elle peut se faire manuellement ou automatiquement (Tools/options/ assembly) ;

- permet d’insérer un composant se trouvant dans un catalogue que l’on peut parcourir ;

- permet de bouger les composants dans l’espace de façon ;

- permet d’aligner un composant du composant actif sur un autre composant à l’aide d’un saut de grille ;

- permet d’éditer un groupe d’objets dont la vue sera éclatée ;

- permet de réaliser une coupe ;

- permet de créer un élément symétrique ; La mise à jour fait apparaître une fenêtre de diagnostique si jamais il y a des surcontraintes sur un composant. En faisant Analyse/update, il fait voir les composants qui sont encore à mettre à jour. La détection des collisions se fait grâce à Analyse/compute clash/ puis sélectionnée les composants à vérifier, et finalement cliquer sur Apply. Les collisions sont surbrillantes à l’écran.

3 La configuration Il est possible de gérer la façon dont la manipulation durant l’Assembly Design va être configurée. La plupart de ces configurations se font dans le menu tool/options/general/ ou tools/options/mechanial conception/assembly design/. Et là, il


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existent encore deux tabs qui sont un tab général

et un pour la configuration des contraintes :

4 Création de scènes Les création de scènes permet de vérifier l’état caché ou non des composants, leur couleur, leur position. Elles servent à faire des plans d’assemblage. Pour créer une scène initiale, il faut aller dans Start/Numeric scène/ DMU navigator ;

cliquer sur l’icône , après quoi il faut donner un nom à la scène. La scène sera sauvegardée comme une application de l’arbre de l’assemblage, donc dans le fichier CATProduct. On peut aussi créer unue nouvelle scène à partir d’une scène existante en faisant un copier-coller. On peut ainsi capturer une scène dans la position explosée. La scène est en fait une capture de la position à l’écran de l’assemblage.

Assembly Design

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Exercice 11 : Le relais Les différentes vues se vont vous permettre d’assembler les différents composants du relais que vous trouverez dans les fichiers suivants : Vous devez :

11.1 Assembler les différents composants ; 11.2 Testez les collisions entre les différents composants ; 11.3 Multiplier les contacts et les insérer de façon à remplir le contacteur ; 11.4 Effectuer les analyses de façon à vérifier que l’assemblage correspond

bien aux mesures du modèle réel. 11.5 Faire des captures d’écran à l’aide de la création de scènes avec une vue

explosée des composants.


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Section V DMU Kinematics Simulator


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1 Introduction: Dans les sections précédentes, nous avons vu comment créer, définir, assembler des pièces en ajoutant des contraintes entre les différentes parties d'un seul produit. Dans cette section, nous allons voir comment on peut définir, simuler et analyser la cinématique d'un mécanisme. Le module permettant de réaliser ces tâches s'appelle le DMU18 Kinematics Simulator. Il permet non seulement de définir des mécanismes et de simuler des mouvements directement grâce à une action sur les joints ou via des lois de commande , mais aussi de générer des joints automatiquement à partir des contraintes définies dans Assembly Design. Une fois la simulation de la cinématique réalisée, la séquence peut être enregistrée en format vidéo (avi). Le fichier DMU Kinematics a pour extension .CATProduct. Pour ouvrir l’espace de travail de ce module, cliquez sur start -> Digital Mockup -> DMU(1) Kinematics. Il est présenté en tant que produit. Celui-ci recevra par la suite les différentes part soit en les créant (voir sections II et III), soit en insérant ceux qui existent déjà. Un assemblage (d’extension .CATProduct) peut être ouvert aussi dans le DMU Kinematics pour simuler sa cinématique en transformant les contraintes en liaisons cinématiques.

2 Fonctions de base :

CRÉER UN MÉCANISME ET LES LIAISONS CINÉMATIQUES:

5599.. CCrrééeerr uunn mmééccaanniissmmee Avant de penser à la cinématique d’un mécanisme, il faudra tout d'abord l'avoir conçu. Pour ce faire, il existe plusieurs façons:

• Construire toutes les pièces de ce produit séparément à partir du module Part Design et les sauvegarder sous un nom significatif.

Ensuite, ouvrez le module DMU Kinematics. L'icône doit alors être présent dans la barre d’outils à droite. Insérer les pièces une à une en utilisant l'icône ou en choisissant Insert -> Existing Component. Le fichier inséré est un CATPart.

• Insérer un New Part en cliquant sur l’icône ou Insert -> New Part.

Comme dans Assembly Design, vous devez donner nommer cette pièce et décider si vous voulez ou non garder l’origine déjà existante. Dans le deuxième cas, vous devez définire une nouvelle origine (Voir page 47). C’est la même constatation si on veut insérer un New Product.

• Insérer un fichier CATProduct à partir d'un assemblage précédemment réalisé

(voir section V), en choisissant Insert -> Existing Component. Dans ce cas, ce composant sera considéré comme un sous-produit.

18 DMU Digital Mock-up

DMU Kinematics Simulator

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Remarques : a. Avant toute insertion, il faut s’assurer que le Product se situant au sommet de

l’arbre soit sélectionné. b. Les fichiers d’extension .model Catia Version 4, peuvent également être

ouverts et exploités sans problème dans Catia V5.

6600.. DDééffiinniittiioonn ddee lliiaaiissoonnss cciinnéémmaattiiqquueess :: Dans le cas où vous avez obtenu votre produit en insérant ou en créant des parts (voir paragraphe 45), il faut insérer les liaisons entre les parts manuellement. Dans ce paragraphe, nous allons présenter les joints que l’on peut utiliser dans le DMU Kinematics.

Le tableau ci-dessous reprend les icônes et les définitions des joints disponibles:

- Pivot

- Glissière

- Liaison cylindrique

- Liaison glissière hélicoïdale

- Liaison sphérique

- Appui plan

- Encastrement

- Liaison ponctuelle suivant une trajectoire

- Liaison tangentielle entre deux courbes

- Roulement

- Liaison ponctuelle sur un plan

- Joint universel

- CV joint

- Engrenage

- Crémaillère

- Liaison câble

- Définition d’une liaison par l’intérimaire d’un système d’axes.

Dans le cas où on insère directement un assemblage, les joints sont directement

obtenus grâce à l’icône . Quand ce dernier est activé, les contraintes sont


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automatiquement transformées en joints deux à deux. Notez qu’il faudra préciser la partie fixe du mécanisme pour pouvoir simuler sa cinématique.

SIMULATION DE LA CINÉMATIQUE :

Gestionnaire de la simulation :

- Simulation d’un mécanisme (par commande ou par loi de commande)

- Permet de faire un dress-up d’un mécanisme

- Joints

- Bâti

- Conversion de contraintes en joints

- Mesure de la vitesse et de l’accélération

- Analyse de la cinématique d’un mécanisme

- Simulation d’un mécanisme

- Compilation de la simulation

- Visualisation de la simulation

- Détection de collisions et d’interférences lors d’une simulation

- Balayage en volume

- Trajectoire d’une pièce

- Détection de collisions et d’interférences - Analyse de distance

6611.. SSiimmuullaattiioonn aavveecc ccoommmmaannddeess ::

Pour pouvoir simuler un mécanisme, il faut ajouter lors de la définition d’un joint une commande d’angle ou de distance. La figure suivante en donne un exemple :

Commande en angle

Définir un nouveau

mécanisme


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Si on a oublié de le faire au stade de la définition de la liaison, il suffit de sélectionner le joint sur l’arbre et d’éditer la définition de cette liaison en cliquant sur le bouton droit de la souris. Ensuite, en cliquant sur l’icône , vous précisez le bâti par rapport auquel la simulation va être exécutée. La simulation avec commandes est dès lors prête à être lancée. Pour ce faire activez

l’icône . Il existe deux façons pour lancer la simulation à partir de la fenêtre ouverte :

1. Simulation directe (réf. la commande Immediate ) en faisant varier directement la commande (angle ou distance) par le curseur de la souris.

2. Simulation « sur mesure » (réf. la commande on request ) en fixant au préalable les nouveaux angles et distances avant de lancer le Play Forward.

6622.. SSiimmuullaattiioonn aavveecc ddeess llooiiss tteemmppoorreelllleess :: Il s’agit de définir des relations entre les angles ou les distances de commande par rapport au temps, ou de lier ces angles et distances entre eux. Il y a deux façons de le faire :

1. Soit en cliquant sur l’icône . 2. Soit en double-cliquant sur la commande à vouloir associer au temps ; avec la

touche droite de la souris dans la case Command value, on choisit alors Edit Formula (Voir la figure ci-dessous).


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3 Fonctions avancées :

6633.. SSppeeeedd && AAcccceelleerraattiioonn Cette fonction permet de mesurer la vitesse linéaire et l’accélération d’un point par rapport à une référence pouvant être une partie déterminée du mécanisme.

6644.. MMeecchhaanniissmm AAnnaallyyssiiss Cette fonction permet d’avoir accès à des informations sur chaque joint dans le mécanisme. Ainsi pouvons-nous avoir une idée sur :

La commande associée à cette liaison cinématique Le type de joint : pivot, sphérique,… La première partie du mécanisme ainsi que la géométrie à laquelle est

associé le joint. Joint valide ou pas. Le dressup du mécanisme.

6655.. RReeccoorrddiinngg SSiimmuullaattiioonn Cette fonction permet d’enregistrer toutes les positions d’un mécanisme lors de sa simulation cinématique.

6666.. CCoommppiillee SSiimmuullaattiioonn Cette fonction permet de compiler la simulation et de générer un résultat sous forme d’une séquence (Replay) ou un fichier avi.

6677.. RReeppllaayy Cette fonction permet de revoir la simulation enregistrée précédemment. Remarquez qu’il suffit d’aller chercher l’enregistrement dans l’arbre du mécanisme.

6688.. CCllaasshh DDeetteeccttiioonn Cette fonction permet de détecter les collisions et interférences entre les différentes pièces d’un mécanisme lors de la simulation cinématique.

6699.. SSwweepptt VVoolluummee Avant d’activer cette icône, vous avez besoin tout d’abord d’une séquence d’une simulation. Cette fonction permet de générer le balayage en volume d’une partie d’un mécanisme après l’avoir simulé. Le résultat peut être enregistré sous un fichier d’extension .cgr.

7700.. TTrraaccee Cette fonction permet de générer la trajectoire d’un point attaché à une pièce mobile lors d’une simulation cinématique. Grâce à la fonction Swept Volume et Trace, nous pouvons prévoir respectivement la trajectoire d’un point mobile ou un volume balayé lors d’une simulation. Notons que ces deux fonctions nécessitent au préalable une séquence.


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Exercice 12 : Crémaillère Le but de cet exercice est, d'une part, de vous exercer à définir des joints entre solides, et d'autre part, de vous familiariser avec la simulation de la cinématique avec commandes et loi temporelle. Vous pourrez enfin exploiter une séquence de la simulation pour visualiser vitesse et accélération d'un point.

12.1 Dans un nouveau fichier, insérer les pièces se trouvant dans les fichiers suivants: Support.CATPart, Cube.CATPart, Cylindre.CATPart.

12.2 Définissez une liaison crémaillère entre le cube et le cylindre en prenant le support comme bâti.

12.3 Tester la simulation par commande. 12.4 Simuler avec la loi suivante : x = 100*cos(5t-1)+50 (en mm) ; avec x

comme paramètre de translation du cube et t comme paramètre de temps. 12.5 Utiliser la fonction d'analyse de méchanisme pour visualiser la loi de

commande. 12.6 Mesurer la vitesse et l'accélération d'un point (que vous choisissez) du

cylindre selon les trois axes du repère attaché au support. Trouver ensuite la trace de ce même point pour une séquence donnée.

12.7 Simuler avec la loi suivante : teta = 100*t²+15 (en degrés) avec teta comme paramètre de rotation du cylindre et t comme paramètre de temps.

12.8 Mesurer la vitesse et l'accélération d'un point (que vous choisissez) du cube selon les trois axes du repère attaché au support.


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Exercice 13 : U-Joint

13.1 Dans un nouveau fichier, créez un produit en y insérant les pièces se trouvant dans les trois fichiers suivants : Swivel. CATPart, Bottom-U_Joint. CATPart et Top-U_Joint.CATPart.

13.2 En utilisant le Compass, séparez les trois pièces. 13.3 Créez un pivot entre le Swivel et le Top_U-Joint. Justifier le choix du

Plan1 et du Plan2. 13.4 Réalisez ces deux pivots en passant par l’assemblage des trois pièces. 13.5 Créer une séquence de la simulation des deux pivots. 13.6 Faites une analyse en termes de distance entre le Bottom_U-Joint /

Top_U-Joint. 13.7 Faites une analyse d’interférence et de contact entre le Swivel / Bottom_U-

Joint / Top_U-Joint. 13.8 Déterminez le balayage en volume du Top_U-Joint.

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Section VI Surface Design


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1 Introduction La conception de pièces complexes demande parfois la réalisation d'éléments ponctuels, curvilinéaires ou surfaciques. De même lors de la conception de pièces mécaniques, on s'intéresse souvent à la modélisation de la surface enveloppe de la pièce pour en analyser les propriétés mécaniques, hydrodynamiques, … Catia™ V5 met donc à disposition de nombreux ateliers permettant de modéliser ces éléments. Les deux principaux sont les ateliers de WIREFRAME AND SURFACE et de GENERATIVE SURFACE DESIGN. Nous ne développerons que le deuxième car il reprend l'entièreté des fonctions du premier en ajoutant des fonctionnalités plus complexes. De la même manière que catia™ considère qu'un sketch n'est qu'un support à l'élaboration d'une pièce mécanique, les éléments surfaciques, curvilinéaires ou ponctuels ne constituent pas des objets indépendants. Ils ne peuvent donc être sauvés que dans un autre objet, par exemple une part (fichiers .CATPart). Ils sont stockés dans un élément englobant appelé open body. C'est l'équivalent surfacique du part body d'une pièce mécanique. Pour accéder aux ateliers de construction surfacique, il faut d'abord créer une part (file|new|part). Ensuite, accédez à l'atelier désiré par l'intermédiaire d'un des moyens susmentionnés. Les icônes associées aux deux ateliers sont les suivants :

• pour WIREFRAME AND SURFACE ;

• pour GENERATIVE SHAPE DESIGN. L'outil de base pour la modélisation de surfaces est le SKETCHER. En effet, c'est lui qui nous permet de définir les éléments basiques sur lesquels vont reposer la construction des éléments plus complexes.

2 GENERATIVE SHAPE DESIGN

FONCTIONS DE BASE Les fonctions de base sont repris dans la barre d'outil ci-contre. On trouve successivement les fonctions suivantes :

7711.. PPooiinntt Cette fonction permet de créer un point dans l'espace 3D de différentes manières :

• À partir des coordonnées par rapport à un point de référence (par défaut, il s'agit de l'origine de l'espace de travail mais il est possible de définir une origine différente).

• Sur une courbe : distance euclidienne ou géodésique (longueur d'arc sur la courbe) à partir d'un point de référence, un ratio de longueur par raport à la longueur de la courbe

• Sur un plan en donnant des coordonnées par rapport à un point de référence et un système d'axes

• Sur une surface (idem) • Le centre d'un cercle

Surface Design

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• Le point en lequel la tangente à une courbe est parallèle à une direction donnée.

• Le point entre deux points de références (en donnant un ratio de distance). Derrière cette fonction, se cachent des fonctions permettant de créer plusieurs instances d'un point et de créer des points extremum sur une courbe.

7722.. DDrrooiittee Cette fonction permet de définir une droite d'un grand nombre de façons différentes.

• En sélectionnant deux points existants (ou en les créant si nécessaire par cette opération)

• En donnant un point et une direction. • La bissectrice d'un angle. • Un angle par rapport à une courbe • En donnant une surface de référence, un angle par rapport à la surface, un

point de passage et une longueur. • En définissant une tangente à une courbe en un point et en donnant sa

longueur.

7733.. PPllaann De la même manière, on définit facilement un plan de différentes façons :

• Par son équation. • En donnant trois points non-alignés. • En donnant un point et un droite. • En donnant 2 droites. • En définissant le plan tangent à une surface en un point donné. • Parallèle à une courbe plane. • En définissant un plan parallèle à un plan de référence et une distance • En définissant un angle par rapport à un plan de référence • En définissant le point moyen dans un nuage de points.

7744.. CCeerrccllee On peut définir un cercle ou une partie de cercle de façons suivantes :

• Un centre et un rayon. • Un centre et un point de passage. • 2 points et un rayon. • Trois points de passage. • Un cercle tangent à deux courbes et un rayon. • Un cercle tangent à trois courbes.

7755.. PPoollyylliiggnnee On définit une polyligne en donnant une succession de points de passages. Derrière cette fonction se trouvent les fonctions permettant de définir une spirale, une hélice, des splines (cf. polyligne avec des contraintes de continuité supplémentaire) et des spines (échines : courbes perpendiculaires à une série de plan successifs).

7766.. IInntteerrsseeccttiioonn Cette fonction permet de définir les points et/ou les courbes qui sont à l'intersection de deux éléments.


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7777.. PPrroojjeeccttiioonn Grâce à cette fonction, il est possible de projeter un élément sur un support soit normalement à ce support soit parallèlement à une direction donnée. Derrière cette fonction, on trouve également un fonction qui permet à partir de deux projections orthogonales de reconstruire la courbe originale (il s'agit de la fonction combine).

FONCTIONS COMPLÉMENTAIRES

7788.. EExxttrruussiioonn Il est possible, à partir d'un contour ouvert ou fermé de construire une surface en extrudant ce contour dans une direction donnée.

7799.. RRéévvoolluuttiioonn De la même manière, il est possible de créez une surface en faisant tourner un contour autour d'un axe de rotation.

8800.. SSpphhèèrree Cette fonction a été rajoutée sur le tard pour créer des surface sphériques. Pour définir une sphère, il suffit de donner son centre et un rayon. Il est également possible de définir des sphères non fermées.

FONCTIONS AVANCÉES

8811.. OOffffsseett Cette fonction permet, de créez à partir d'une surface une autre surface parallèle à la première et située à une distance donnée de la première.

8822.. SSwweeeepp Cette fonction permet de définir une surface à partir d'un profil suivant une courbe guide. L'angle entre le profil et la courbe guide reste constant tout le long de l'opération de sweeping.

8833.. FFiillll Cette fonction permet de construire une surface à partir d'un contour fermé en le remplissant. Il est possible de spécifier des contraintes de continuité.

8844.. LLoofftt Cette fonction permet de définir une surface en donnant une série de sections successives. La transition entre ces sections est gérée par cette fonction. Cependant, il est possible d'imposer une courbe guide par laquelle la surface sera contrainte de passer.

Surface Design

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8855.. BBlleenndd Cette fonction permet de définir une surface de raccord entre deux autres surfaces. Il est possible de définir des contraintes de continuité du premier ou du second ordre, et d'imposer des tensions sur ces contraintes.

OPÉRATIONS Il est possible d'effectuer toute une série d'opérations sur un openBody.

8866.. JJooiinn Cette fonction permet de regrouper dans une même entité, des objets connexes ou proches.

8877.. SSpplliitt eett TTrriimm Ces fonctions permettent de limiter des objets soit un à un soit réciproquement. Ceci est très utile quand les frontières des objets sont difficiles à exprimer analytiquement.

8888.. FFrroonnttiièèrree Cette fonction permet d'extraire la frontière d'un objet.

8899.. CCoonnggéé Il est possible d'arrondir les angles des objets en définissant un rayon de congé sur une arête.

9900.. TTrraannssllaattiioonn,, rroottaattiioonn,, ssyymmééttrriiee Les transformations classiques sont applicables aux objets 2D.

9911.. EExxttrraappoollaattiioonn Cette fonction permet d'extrapoler une surface jusqu'à une autre surface.


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Exercice 14 Points, droites, plans 14.1 Dans un nouveau fichier, créer le point1 de coordonnées (0,0,0) 14.2 Point2 de coordonnées (100,100,0) 14.3 point3 entre les point1 et 2 avec un facteur de 0.2 14.4 Point4 sur le plan xy de coordonnées (60,20) 14.5 Point5 de coordonnées (50,0,0) 14.6 Line1 entre les points 1 et 5 14.7 Point6 sur le plan xy que vous positionnez avec votre souris environ en

(24,-21) 14.8 Créez la spline1 passant par les points 1, 3, 4 et 2 14.9 Créez la spline2 passant par le point1 en imposant une tangence à la

spline1 avec une tension de 1, le point6, le point5 en imposant une tangence à la line1 avec une tension de 1.

14.10 Créez les points 7, 8 et 9 sur le plan xy en les positionnant environ respectivement en (-30,65), (-2,48) et (27,78).

14.11 Créez la spline3 passant par ces points. 14.12 Line2 tangente à spline3 et à spline2 dans le plan xy 14.13 Line3 tangente à la spline3 par le point3 de longueur 100mm

symétriquement par rapport au point3. 14.14 Line4 bissectrice des line2 et 3 de longueur 50mm (parcourez toutes

les solutions et choisissez à votre convenance). 14.15 Line5 perpendiculaire à la spline3 dans le plan xy par le point8 et

de longueur 50mm. 14.16 Créez le plane1 perpendiculaire à la spline1 par le point4. 14.17 Point10 sur le plane1 de coordonnées (20,65) 14.18 Plane2 par les points 10, 6 et 9 14.19 Line6 par les point 9 et 10. 14.20 Plane3 par les deux droites gauches line5 et line6. Observez

comment le plan est créé. 14.21 Plane4 d'équation 20x+5y-3z-4=0. 14.22 Créez la courbe passant perpendiculairement successivement aux plans

suivants : plan2, plan3, xy, plane4 et plane1. Vous choisirez le point2 comme starting point.

Surface Design

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Exercice 15 Sphère 15.1 Ouvrez le fichier spheres.catShape. 15.2 Créez le point1 à l'origine des coordonnées. 15.3 Créer une sphère creuse de rayon 20mm centrée sur le point1. 15.4 Effectuez une opération de split sur cette sphère par le plan yz. 15.5 Créez le point2 sur le cercle de la sphère contenu dans le plan xy en

donnant un ratio de 0.5. 15.6 Créez le point3 centre de la demi-sphère pleine. 15.7 Créez le point4 situé mi-chemin entre les point2 et point3. 15.8 Créez le point5 sur la sphère dans la direction oy. 15.9 Créez la line1 passant par le point 4 et parallèle à oy. 15.10 Créez le point extremum1 sur la demi-sphère pleine dans la direction

line1.


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Exercice 16 Vase

16.1 Ouvrez le fichier vase_begin.catShape 16.2 Allez chercher l'esquisse récipient dans l'espace invisible 16.3 Construisez une surface de révolution à partir de cette esquisse (l'angle

variant de 0° à 180°) 16.4 Rapatriez l'esquisse anse depuis l'espace invisible. 16.5 Créez une surface extrudée à partir de cette esquisse. L'extrusion se fera

du côté de la surface de révolution sur une longueur de 20mm. 16.6 Effectuez une opération de split coupant l'anse par le récipient. 16.7 Effectuez une symétrie sur l'anse et le récipient pour fermer le vase. 16.8 Reste à boucher le trou du fond du vase. Pour cela, nous utiliserons la

fonction de remplissage d'un contour (fill). Ensuite, nous allons effectuez la finition du fond en effectuant une opération de bossage (bump). Pour cela, il faut utiliser un contour limite fermé. Or, le contour du fond est composé de deux demi-contours qu'il faudra unir. Ensuite, nous avons besoin d'un point sur lequel se centrera le bossage.

16.9 Pour unir les deux contours, utilisez la fonction join. 16.10 Créez le point centre du cercle du fond du vase. 16.11 Effectuez un bossage d'une hauteur de 40mm, grâce aux éléments

construits précédemment.

Surface Design

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Exercice 17 Rongeur

Cet exercice est donné pour vous permettre de vous familiariser avec les outils de sweep et de loft. Le corps du rongeur sera réalisé par loft et sa queue par sweep.

17.1 Ouvrez le fichier rongeur_begin.catShape 17.2 Effectuez un loft en utilisant comme sections successives les sketch1,

sketch2, sketch3 et sketch4. Modifiez un des sketches et observez la modification sur le dessin.

17.3 Effectuez un sweep sur le sketch3 le long de la spline queue (le champ smooth sweeping est mis à 2°)

Pour ajuster la position du corps par rapport à la queue, il vous faut translater le corps. Pour cela, il faut définir une direction de translation et une distance de translation.

17.4 Créez une droite entre les points 1 et 5. Elle définira la direction de translation.

17.5 Créez une opération de translation ( ) sur le loft de direction line1. Pour la distance de translation, il vous faut mesurer la longueur

de la droite line1. Pour cela, utilisez la fonction de mesure (icône ), copiez-collez la mesure de longueur et validez.

17.6 Enfin, fermons le loft du côté de la queue. Pour cela, il faut d'abord fermer le contour, Par une droite par exemple. Ensuite, il suffit d'utiliser la fonction fill pour remplir ce contour.


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Exercice 18 Récapitulatif – souris

18.1 Ouvrez le fichier souris_begin.catPart. 18.2 Vous avez à votre disposition des sections et des courbes guides. Utilisez

deux lofts, un blend et un fill pour construire la surface enveloppe de la souris.

18.3 Dessinez les courbes et utilisez l'opération adéquate pour obtenir le fil de la souris.

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