Diseño Asistido por Computadora

TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE JOCOTITLAN ALUMNO: RUBIO MONTEMAYOR ORLANDO No. DE CONTROL:

ASESOR: ING.

INGENIERIA MECATRONICA

UNIDAD I DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADORA

OBJETIVO EXPRESAR LOS CONCEPTOS Y APLICACIONES DE LOS SISTEMAS ASISTIDOS POR COMPUTADORA

No. DE LISTA: 11

Firma del alumno

Firma del Profesor

Diseño Asistido por Computadora

Jocotitlan, Estado de México a 10 de septiembre del 2011. INDICE.

UNIDAD I -Diseño asistido por computadora.

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1.1 Introducción……………………………… Introducción…………………………………………………………… ………………………………...3 …...3 1.2 Conceptos fundamentales sobre CAD-CAM, CAE, CIM………………..4-7 1.3 Software, So ftware, hardware……………………………………………………...8-12 hardware……………………………………………………...8-12 1.3.1 Hardware……………………………… Hardware………………………………………………………….8 ………………………….8 1.3.1.1 Placa Base o Placa Madre……………………………....8 1.3.1.2 Grupos de Hardware………………………………...8-11 Dispositivos de Entrada………………………...9 Chipset……………………………………….…9 CPU…………………………………………….9 Unidad de Control…………………………… Control……………………………...9 ...9 Unidad Aritmético-Lógica…………………….10 Unidad de Almacenamiento…………………...10 RAM – ROM……………………… ROM……………………………...…..10 ……...…..10 Memoria Secundaria………………………… Secundar ia…………………………..10 ..10 Dispositivos de Salida………………………....11 1.3.2 Software ……………………………………………………...…11 ……………………………………………………...…11 1.3.2.1 Software de • • • • • • • • •

Sistema……………………………………………….….11

1.3.2.2 Sistema operativo………………………… operativo……………………………………..11 …………..11 1.3.2.3 Controladores de Dispositivos…………………….…..12 1.3.2.4 Programas Prog ramas Utilitarios………………………………….12 Utilitarios………………………………….12 1.3.2.5 Software de Aplicación……………………………………….. …….12

1.3.2.6 Software de Programación………………………………………..12

Conceptos Básicos

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1.1 INTRODUCCION. INTRODUCCION.

La automatización de los procesos industriales a través de los años ha dado lugar a un avance espectacular de la industria. Todo ello ha sido posible gracias a una serie de factores entre los que se encuentran las nuevas tecnologías en el campo mecánico, la introducción de los computadores, y sobre todo el control y la regulación de sistemas y procesos. La incorporación de los computadores en la producción es, sin lugar a dudas, el elemento puente puente que está permitiendo permitiendo lograr la automatizaci automatización ón integral de los procesos industriales. industriales. La aparición de la microelectrónica y de los microprocesadores ha facilitado el desarrollo de técnic técnicas as de control control comple complejas jas,, la robotiz robotizaci ación, ón, la implem implement entaci ación ón de sistem sistemas as de gobierno y la planificación. Todos estos elementos llevan consigo la reducción de costos, el aumento de la productividad y la mejora de calidad del producto.

Conceptos Básicos

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FUNDAMENTOS TEORICOS. 1.2 Conceptos fundamentales sobre CAD-CAM, CAE, CIM.

Hace poco más de 25 años los dibujos producidos alrededor del mundo eran realizados con lápiz o tinta en un papel. Los cambios cambios menores o correcciones correcciones debían hacerse borrando la parte del dibujo y redibujando mientras que los cambios mayores debían recrearse los dibujos nuevamente en especial si los cambios de un dibujo afectaban otros documentos. En dichos casos también se requería la capacidad de identificar la manera en que un cambio repercutía en otro. El dibujo en computadora vino a revolucionar el mundo del diseño. CAD (computer aided design) en esencia es el uso de la tecnología en cómputo para asistir el diseño de elementos o partes en diferentes campos técnicos de aplicación. Su historia está prácticamente ligada al desarrollo de los sistemas de computación y nació en base a la necesidad necesidad de resolver resolver los problemas con el dibujo técnico técnico clásico clásico y sus finalidades finalidades fueron bélicas 100%. CAD permite la redacción de planos en 2 y modelado 3 dimensiones. El modelado en tres dimensiones permite la creación de superficies y sólidos. Básicamente una de las funciones primarias del CAD es la de representar un objeto en 3 dimensiones sobre un plano (dos dimensiones) dimensiones) y esto representa representa un arte industrial industrial para la comunicación comunicación de datos e ideas en ingeniería. La manera más común de lograr dicho arte es hacer tres proyecciones con ángulos rectos entre sí. Con la ayuda del CAD es posible realizar los cambios necesarios antes de pasar al medio palpable. Actualmente el programa más clásico de CAD es AutoCAD AutoCAD y es una herrami herramienta enta relati relativame vamente nte sencill sencilla. a. Sigue Sigue maneja manejando ndo los mismos mismos conceptos clásicos del dibujo convencional puesto que son sus raíces y además incorpora una interacción del usuario más amigable sigue el mismo criterio acoplado al modelado matemático de línea, curvas, ángulos, etc. Ahora bien supongamos que tenemos la manera de realizar nuestros dibujos de una forma gráficamente gráficamente más formal y que ya tenemos tenemos una metodologí metodologíaa para el dimensionami dimensionamiento ento de las partes de un producto. Simplemente Simplemente es una enorme ventaja pero nuestra parte requiere requiere de salir de nuestra pantalla del computador. El siguiente problema al que nos enfrentaremos no es en la impresión del plano sino en la manufactura de la parte en cuestión. Con CAD podemos hacer el plano para enviarlo a las personas que manufacturaran las partes sin embargo las exigencias de rapidez hacen que el proceso de manufactura convencional sea un obstáculo. En base a esta situación surge el CAM que es la manufactura de productos Conceptos Básicos

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Diseño Asistido por Computadora asistida por computadora (computer aided manufacturing) y no es más que una extensión del CAD orientada a la manufactura. En CAM nos valemos del modelado tridimensional, un sistema para métrico y un lenguaje de programación o código numérico para el control de una máquina automática. De esta manera el CAM tiene también distintos campos de aplicación que van desde el simple torno CNC hasta una troqueladora automática. El sistema CAM sigue los siguientes pasos generales, Primero se realiza el modelo del producto en una computadora (2D o 3D según la aplicación), en este paso utilizamos el CAD. Después a manera general se tiene la necesidad de hacer el parto de movimientos requeridos para la manufactura del producto en la máquina automática, así que aquí es donde entra el control numérico. El control numérico no es más que un código de programación programación prácticamente prácticamente estándar que determina los movimiento movimientoss de una maquina con la capacidad de leer el código. El CAM proporciona una manera rápida de generar el códig códigoo de form formaa autom automát átic icaa a part partir ir del del simp simple le mode modelo lo hech hechoo en el prime primerr paso. paso. Actualmente este código se transfiere a un simple archivo de texto y es introducido en el controlador de la maquinaria de manufactura. Anteriormente a esto el código debía ser introducido manualmente por un operador y esto, por supuesto, consumía tiempo y era susceptible a errores. Un ejem ejempl ploo clási clásico co para para un soft softwa ware re CAM CAM es Ma Mast sterC erCAM AM.. Este Este softw softwar aree tien tienee la capacidad de modelar y codificar sin embargo su CAM es relativamente más difícil comparado con AutoCAD. Esto es más notorio en las versiones más viejas. Por ahora MasterCAM ha estado mejorando en su parte de CAD, es decir su entorno de diseño. En otro contexto una industria manufacturera no es digna de competir en el mercado solo por su velocidad de procesos sino que también se requiere producir con calidad. En inge ingeni nier ería ía siem siempre pre la segur segurid idad ad es un fact factor or bast bastant antee impor importa tant ntee y que siem siempre pre es considerada desde la fase de diseño. La industria tenía que producir de manera rápida ysegura sin embargo solo se podía garantizar la rapidez mas no la seguridad y esto llevo a la necesidad del análisis de las propiedades de los materiales. En un principio estos análisis de resistencia mecánica se hacían a pluma y lápiz en una hoja de papel, el diseñador entonces debía esperar la evaluación del diseño para enviarlo a manufacturar. Con la intervención de las hojas de cálculo este proceso se aceleraba un poco más sin embargo no era posible visualizar la mecánica del material al sujetarse a diversas cargas. Así nació el CAE que no es más que la ingeniería asistida por computadora (computer aided engineering) y es prácticamente el uso del computador destinado hacia el análisis mecánico y térmico de los diseños entre otras aplicaciones. Esto es una manera más sencilla y prácticamente libre de errores cuando se tiene la habilidad en el manejo del software. Sus fund fundam amen ento toss son son los los mism mismos os usad usados os en el anál anális isis is mate matemá máti tico co de la resi resist stenc encia ia de materiales, estática y dinámica de cuerpos, etc. Conceptos Básicos

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Diseño Asistido por Computadora Como ejemplo de este tipo de software está MSC Nastran que es uno de los pioneros en este campo con el análisis de elementos finitos. Con esta última herramienta ya podemos manufacturar de manera rápida y segura garantizando la calidad del producto. Sin embargo hoy en día los softwares para diseño ya no están limitados en ninguno de los sentidos debido a que el mismo programa incorpora las tres herramientas y esto se le conoce como software CAD/CAM/CAE en donde el mismo paquete diseña, analiza y manufactura el producto. Como ejemplos tenemos Solidworks y Pro|Engineer en donde de manera completamente grafica hacemos el análisis del diseño. Sometiéndolo a pruebas, si no cumple con los objetivos de diseño se hacen los cambios de forma rápida y vuelven a analizarse hasta cumplir con los objetivos. Después podemos simular su proceso de manufactura e incluso aquí podemos eficientar los tiempos de maquinado antes de generar el código. Básicamente estos dos programas (Solidworks y Pro| Engineer) son similares incluso tienen tiempo tiempo compitiendo compitiendo en el mercado. La única diferencia diferencia entre ellos es la forma en la que el usuario opera el software software pero ambos tienen las mismas aplicaciones. aplicaciones. Estos softwares softwares son divididos en módulos o aplicaciones externas, para disminuir su costo dependiendo de la aplicación que requiere el cliente. En el Caso de Pro|Engineer es bien sabido que no requiere de un ordenador poderoso, de los dos es el más ligero en cuanto al consumo de memoria RAM esto hace posible que muchas empresas no requieran optimizar sus ordenadores para implementarlo. Sin embargo tiene el inconveniente de que carece de una estructura operativa definida y esto hace que sea más confuso y de hecho no es visualmente atractivo. Solidworks es un programa un poco más pesado y requiere más procesador y memoria RAM pero su entorno es muy amigable, su uso es relativamente sencillo.

Conceptos Básicos

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A manufa manufactu ctura ra integra integrada da por comput computador adoraa (CIM), (CIM), acróni acrónimo mo de comput computer er integra integrated ted manufacturing es una filosofía y estrategia de producción, caracterizada por integrar toda la información información de las distintas distintas áreas de una empresa a través de sistemas informático informáticoss y la utilización de equipos electrónicos para el control, supervisión y gestión de los procesos. CIM ha sido acuñado para denotar el uso de las computadoras en el diseño de los prod product uctos, os, el plan plante team amie iento nto de la produc producci ción, ón, cont control rol de opera operaci cion ones es y asegu asegura rarr el cumplimiento de todas las funciones del negocio requeridas en una fábrica. Incluye toda as actividades que se realizan para la fabricación de un producto, desde el perc percent entil il de la neces necesid idad ad,, la conc concepc epció ión, n, el dise diseño ño y su desar desarrol rollo lo,, pasand pasandoo por por su pro produ ducc cció iónn mark market etin ingg y sopo soport rtee del del prod produc ucto to en uso. uso. Adem Además ás está está liga ligado do a la automatización que es la utilización de técnicas y equipos para gobernar proceso industrial en forma óptima y de manera automática.

1.3 Software, Hardware

Conceptos Básicos

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Software es todo el conjunto intangible de datos y programas de la computadora. Hardware son los dispositivos físicos como la placa base, la CPU o el monitor. La interacción entre el Software y el Hardware hace operativa la máquina, es decir, el Software envía instrucciones al Hardware haciendo posible su funcionamiento.

Más allá de la popular definición hardware es lo que golpeas cuando falla el software , el Hardware son todos los componentes y dispositivos físicos y tangibles que forman una computadora como la CPU o la placa base, mientras que el Software es el equipamiento lógico e intangible como los programas y datos que almacena la computadora. Hardware.

Los componentes y dispositivos del Hardware se dividen en Hardware Básico y Hardware Complementario  

El Hardware Básico: son las piezas fundamentales e imprescindibles para que la computadora funcione como son: Placa base, monitor, teclado y ratón. El Hardware Complementario: son todos todos aquell aquellos os disposi dispositi tivos vos adicio adicionale naless no esenciales como pueden ser: impresora, escáner, cámara de vídeo digital, webcam, etc.

Placa Base o Placa Madre.

Los componentes Hardware más importantes de la computadora y esenciales para su funcionamiento se encuentran en la Placa Base (también conocida como Placa Madre), que es una placa de circuito impreso que aloja a la Unidad Central de Procesamiento (CPU) o microprocesador, Chipset (circuito integrado auxiliar), Memoria RAM, BIOS o FlashROM, etc., además de comunicarlos entre sí. Grupos de Hardware.

Según sus funciones, los componentes y dispositivos del hardware se dividen en varios grupos y en el siguiente orden:         

Dispositivos de Entrada Chipset (Circuito Integrado Auxiliar) Unidad Central de Procesamiento (CPU) Unidad de Control Unidad Aritmético-Lógic Aritmético-Lógicaa Unidad de Almacenamiento Memoria Principal o Primaria (RAM – ROM) Memoria Secundaria o Auxiliar (Disco Duro, Flexible, etc.) Dispositivos de Salida

Conceptos Básicos

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Diseño Asistido por Computadora Dispositivos de Entrada

Los Dispositivos de Entrada son aquellos a través de los cuales se envían datos externos a la unidad central de procesamiento, como el teclado, ratón, escáner, o micrófono, entre otros. Chipset (Circuito Integrado Auxiliar)

El Chipset o Circuito Integrado Auxiliar es la médula espinal de la computadora, integrado en la placa base, hace posible que esta funcione como eje del sistema permitiendo el tráfico de información entre el microprocesador (CPU) y el resto de componentes de la placa base, interconectándolos a través de diversos buses que son: el Northbridge (Puente Norte) y el Southbridge (Puente Sur). El Northbridge o Puente Norte es un circuito circuito integrado que hace de puente de enlace entre el microprocesador y la memoria además de las tarjetas gráficas o de vídeo AGP o PCIExpress, así como las comunicaciones con el Puente Sur . El Southbridge o Puente Sur (también conocido como Concentrador de Controladores de Entr Entrad ada/ a/Sa Sali lida) da),, es un circ circui uito to inte integra grado do que que coord coordin inaa dent dentro ro de la plac placaa base base los los dispositivos de entrada y salida además de algunas otras funcionalidades de baja velocidad. El Puente Sur se comunica con la CPU a través del Puente Norte. Unidad Central de Procesamiento (CPU)

La CPU (Centra (Centrall Processi Processing ng Unit Unit o Unidad Unidad Centra Centrall de Procesam Procesamien iento) to) puede puede estar estar compuesta por uno o varios microprocesadores de circuitos integrados que se encargan de interpretar y ejecutar instrucciones, y de administrar, coordinar y procesar datos, es en defi defini niti tiva va el cere cerebr broo del del sist sistem emaa de la comp comput utad ador ora. a. adem además ás,, la velo veloci cida dadd de la computadora depende de la velocidad de la CPU o microprocesador que se mide en Mhz (unidad de medida de la velocidad de procesamiento). Se divide en varios registros: Unidad de Control

La Unidad de Control es la encargada de controlar que las instrucciones se ejecuten, buscándolas en la memoria principal, decodificándolas (interpretándolas) y que después serán ejecutadas en la unidad de proceso. Unidad Aritmético-Lógica

La Unidad Aritmético-Lógica es la unidad de proceso donde se lleva a cabo la ejecución de las instrucciones con operaciones aritméticas y lógicas.

Conceptos Básicos

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Diseño Asistido por Computadora Unidad de Almacenamiento

La Unidad de Almacenamiento o Memoria guarda todos los datos que son procesados en la computadora y se divide en Memoria Principal y Memoria Secundaria o Auxiliar . Memoria Principal o Primaria (RAM – ROM)

En la Memoria Principal o Primaria de la computadora se encuentran las memorias RAM, ROM y CACHÉ . La Memoria RAM (Random Access Memory o Memoria de Acceso Aleatorio) es un circuito integrado o chip que almacena los programas, datos y resultados ejecutados por la computadora y de forma temporal, pues su contenido se pierde cuando esta se apaga. Se llama de acceso aleatorio - o de acceso directo - porque se puede acceder a cualquier posición de memoria sin necesidad de seguir un orden. La Memoria RAM puede ser leída y escrita por lo que su contenido puede ser modificado. La Memoria ROM (Read Only Memory o Memoria de sólo lectura) viene grabada en chips con una serie de programas por el fabricante de hardware y es sólo de lectura, por lo que no puede ser modificada - al menos no muy rápida o fácilmente - y tampoco se altera por cortes de corriente. En esta memoria se almacenan los valores correspondientes a las rutinas de arranque o inicio del sistema y a su configuración. La Memoria Caché o RAM Caché es una memoria auxiliar de alta velocidad, que no es más que una copia de acceso rápido de la memoria principal almacenada en los módulos de RAM . Memoria Secundaria (Disco Duro, Disco Flexibles, etc.)

La Memoria Secundaria (también llamada Periférico de Almacenamiento) está compuesta por todos aquellos dispositivos dispositivos capaces de almacenar datos en dispositivos dispositivos que pueden ser internos como el disco duro, o extraíble como los discos flexibles (disquetes), CDs, DVDs, etc. Dispositivos de Salida

Los Dispo Disposit sitiv ivos os de Sal Salida ida son son aque aquell llos os que que reci recibe benn los los dato datoss proc proces esad ados os por por la computadora y permiten exteriorizarlos a través de periféricos como el monitor, impresora, escáner, plotter, altavoces, etc. Dispositivos de Entrada/Salida (Periféricos mixtos): Hay dispositivos que son tanto de entrada como de salida como los mencionados periféricos de almacenamiento, CDs, DVDs, así como módems, faxes, USBs, o tarjetas de red. Software

Conceptos Básicos

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Diseño Asistido por Computadora El Software es el soporte lógico e inmaterial que permite que la computadora pueda desempe desempeñar ñar tareas tareas inteli inteligent gentes, es, dirigi dirigiend endoo a los compone componente ntess físic físicos os o hardware hardware con instrucciones y datos a través de diferentes tipos de programas. El Software son los programas de aplicación y los sistemas operativos, que según las funciones que realizan pueden ser clasificados en:   

Software de Sistema Software de Aplicación Software de Programación

Software de Sistema

Se llama Software de Sistema o Software de Base al conjunto de programas que sirven para interactuar con el sistema, confiriendo control sobre el hardware, además de dar soporte a otros programas. El Software de Sistema se divide en:   

Sistema Operativo Controladores de Dispositivos Programas Utilitarios

Sistema operativo

El Sistema Operativo es un conjunto de programas que administran los recursos de la computadora y controlan su funcionamiento. Un Sistema Operativo realiza cinco funciones básicas: Suministro de Interfaz al Usuario, Administración de Recursos, Administración de Archivos, Administración de Tareas y Servicio de Soporte. Permite te al usua usuari rioo comu comuni nicar carse se con la Sumin minist istro ro de interf interfaz az al usuar usuario: io: Permi 1. Su computadora por medio de interfaces que se basan en comandos, interfaces que utilizan menús, e interfaces gráficas de usuario. 2. Administración de recursos: Administran los recursos del hardware como la CPU, memoria, memoria, dispositivos dispositivos de almacenamiento almacenamiento secundario y periféricos periféricos de entrada y de salida. 3. Administración de archivos: Controla la creación, borrado, copiado y acceso de archivos de datos y de programas. Administr straa la inform informaci ación ón sobre sobre los program programas as y 4. Administ Administraci ración ón de tareas: tareas: Admini procesos que se están ejecutando en la computadora. Puede cambiar la prioridad entre procesos, concluirlos y comprobar el uso de estos en la CPU, así como terminar programas. Conceptos Básicos

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Diseño Asistido por Computadora Servicios de Soporte de cada sistema operativo dependen de las las impl implem emen enta taci cion ones es añadi añadida dass a este, este, y pued pueden en consi consist stir ir en incl inclusi usión ón de utilidades nuevas, actualización de versiones, mejoras de seguridad, controladores de nuevos periféricos, o corrección de errores de software.

5. Servicio de soporte: Los

Controladores de Dispositivos

Los Controladores de Dispositivos son programas que permiten a otros programa de mayor nivel como un sistema operativo interactuar con un dispositivo de hardware. Programas Utilitarios

Los Programas Utilitarios realizan diversas funciones para resolver problemas específicos, además de realizar tareas en general y de mantenimiento. Algunos se incluyen en el sistema operativo. Software de Aplicación

El Software de Aplicación son los programas diseñados para o por los usuarios para facilitar la realización de tareas específicas en la computadora, como pueden ser las aplicaciones ofimáticas (procesador de texto, hoja de cálculo, programa de presentación, sistema de gestión de base de datos...), u otros tipos de software especializados como software médico, software educativo, editores de música, programas de contabilidad, etc. Software de Programación

El Software de Programación es el conjunto de herramientas que permiten al desarrollador informático escribir programas usando diferentes alternativas y lenguajes de programación.

OBSERVACIONES

Debido a la demanda del mercado de productos cada vez más baratos, de mayor calidad y cuyo ciclo de vida se reduce cada vez más, se hace necesaria la intervención intervención de los ordenadores para poder satisfacer satisfacer estas exigencias. Mediante Mediante el uso de técnicas se consigue abaratar costos, aumentar aumentar la calidad y reducir el tiempo de diseño y producción. Estos tres factores son vitales para la industria actual. CONCLUSIONES

En la actualidad, el uso de estas técnicas ha dejado de ser una opción dentro del ámbito industrial, para convertirse en la única opción existente. Podemos afirmar que los nuevos sistemas es una tecnología de superviv supervivenci encia. a. Solo Solo aquellas aquellas empresas empresas que lo usan usan de de forma forma eficiente eficiente son capace capacess de mant manten ener erse seenunmerc mercad adoo cadavezmáscompetitivo. Conceptos Básicos

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BIBLIOGRAFIA.    

http://es.scribd.com/doc/54475671/Definicion-de-software-y-hardware http://es.scribd.com/doc/12750150/CONCEPTOS-FUNDAMENTALESCADCAMCAE Chase, Aquilino, Jacobs; Administración Administración de Producción y Operaciones. Operaciones. Ucla.edu.ve

Conceptos Básicos

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