Automatización del diseño de elementos de fijación en NanoCAD Mechanica

Los elementos de fijación se utilizan ampliamente en todas las ramas de la industria. En ingeniería mecánica, los pernos, tornillos y espárragos se utilizan a menudo para conectar piezas, mientras que los remaches se emplean habitualmente en la construcción naval y aeronáutica.

Diseñar y dibujar elementos de fijación en NanoCAD Mechanica libera a los proyectistas de las operaciones rutinarias de dibujo, los elementos de unión se instalan fácilmente en paquetes de piezas y pueden editarse o reemplazarse según sea necesario.

NanoCAD Mechanica permite crear uniones atornilladas tanto detalladas como simplificadas. En los planos de montaje y en los planos de vista general suele ser necesario disponer de imágenes de los elementos de fijación sin cortar. Estas imágenes se obtienen en NanoCAD Mechanics seleccionando el tipo de inserción deseado. El programa permite crear varias vistas de conexión desde el frente, desde el lado, desde arriba y desde abajo (si es estructuralmente posible). La presencia del corte y el tipo de fijaciones en la conexión se adaptan automáticamente.

La herramienta de "unión de perno" en NanoCAD Mechanica está diseñada para crear uniones con pernos, tornillos y espárragos. Permite al desarrollador de documentación técnica conectar paquetes con varias partes de distinto grosor. Hay que tener en cuenta que tanto los paquetes demasiado finos como los demasiado gruesos pueden perfectamente no conectarse con los elementos de fijación seleccionados si no existe la posibilidad constructiva de dicha conexión.

El software determina automáticamente el número de piezas a unir y la posición de los agujeros en las piezas. Es posible cortar agujeros lisos, agujeros pasantes roscados, agujeros ciegos roscados o agujeros universales utilizados habitualmente en las conexiones del paquete, así como añadir ubicaciones habituales de pernos y tornillos a la conexión.

Al diseñar una unión atornillada, se establecen relaciones paramétricas entre los elementos de fijación y otros elementos de la unión. Así, por ejemplo, el diámetro de la rosca de una tuerca se corresponderá con el diámetro de la rosca del tornillo al que está unida la tuerca y dependerá de éste.

Para obtener vistas de calidad de las uniones que no requieran un repaso manual, se debe tener un modo de solapamiento adecuado, que en NanoCAD Mechanics se proporciona automáticamente. Por ejemplo, en las vistas frontal y lateral, la tuerca se colocará de manera que se superponga al eje del perno, mientras que en la vista inferior de la misma conexión del perno, el eje del perno estará más alto que la tuerca. Esto da como resultado inmediato imágenes estructuralmente correctas.

La imagen muestra conexiones detalladas y simplificadas con tornillos y tuercas hexagonales. El software ayuda al usuario a seleccionar una longitud de perno adecuada para el grosor del paquete seleccionado (teniendo en cuenta la posición de la tuerca) a partir de una gama estándar correspondiente al diámetro seleccionado, al tiempo que elimina automáticamente las posibles longitudes que no son apropiadas para el grosor del paquete seleccionado.

Al conectar el paquete de componentes con tornillos de cabeza avellanada , deben utilizarse las superficies de contacto de la base de datos. Una vez creada dicha superficie en el paquete de elementos, las cabezas avellanadas de los tornillos estándar se situarán automáticamente en ella, formando así la conexión.

Si hay un orificio roscado ciego en una conexión de tornillo, el software ayudará a seleccionar la excentricidad de la rosca y la socavación de acuerdo con las normas ISO, y el usuario sólo tendrá que seleccionar el largo y diámetro del elemento requerido y las demás medidas se seleccionarán automáticamente en función del paso de la rosca.

nanoCAD Mechanica permite el diseño de varias conexiones de pernos . Si la norma del espárrago seleccionado es que sea un tirante, entonces se comportará de forma adecuada en la conexión: se situará en el centro del paquete y se expandirá y contraerá simétricamente. En el caso de los espárragos atornillados, existe una lógica diferente, que es propia de ellos. A diferencia de los tirantes, estos pernos pueden atornillarse en agujeros roscados.

La conexión del perno crítica puede asegurarse no sólo con una tuerca de seguridad o una arandela elástica , sino también con una chaveta o una arandela de seguridad especial; estas piezas se acoplarán automáticamente con las partes correspondientes de la conexión.

Al automatizar los elementos de fijación con pasador, pueden surgir algunos problemas debido a las incoherencias de las normas. Por un lado, los agujeros para un perno en casi todas las normas  se representan paralelos a una cara del hexágono del perno. Pero, ¿cómo representar en los dibujos estos elementos de fijación en una unión atornillada con su correspondiente tuerca ranurada o de corona?
Por otro lado, existe la norma ISO 737893 que muestra de forma inequívoca cómo deben colocarse los orificios de los pasadores (perpendiculares a la cara hexagonal del perno y no paralelos a ella). En nanoCAD Mechanica los agujeros de los pasadores se realizan según  ISO 737893 y no según las normas de los elementos de fijación individuales, porque en este caso se obtienen imágenes de las conexiones más competentes técnicamente.

Debido a la gran variedad de elementos de fijación y a la frecuente falta de directrices claras sobre las uniones atornilladas en las normas, el diseño de una unión atornillada en nanoCAD Mechanica se deja en manos del usuario.

Además de la herramienta para crear uniones atornilladas en nanoCAD Mechanica, también existe una herramienta muy similar para crear uniones remachadas. Su funcionalidad facilita la creación y edición de diversas representaciones de dichas conexiones en los dibujos.

La base de datos contiene remaches estándar y de precisión con varias cabezas estándar. Al igual que las uniones atornilladas, los remaches pueden utilizarse para unir paquetes de varias piezas de grosores diferentes, y los diámetros de los remaches que no son aceptables para un determinado grosor de paquete se descartan automáticamente.

Los remaches tienen su propia lógica de comportamiento. Para los remaches de precisión normal, la normativa no estipula la forma de la cabeza de cierre, ni da recomendaciones claras sobre la longitud de la barra de remachado, en cuyo caso se deja al usuario la elección de estas características.  Además, es posible seleccionar cualquier parámetro para la geometría del cabezal de cierre. Es posible mostrar un remache sin remachar en los dibujos, seleccionar cualquier holgura en la unión, mostrar la vista en sección o sin vista en sección.

La base de datos contiene remaches huecos y semi-huecos - tales remaches pueden ser representados en forma de corte.

Cuando se numeran varias piezas de un mismo elemento de fijación, nanoCAD Mechanics crea una línea común con números de posición vertical. Los elementos de fijación estándar se colocan automáticamente en la sección correspondiente de la lista de materiales y sus nombres se rellenan como se especifica en las normas respectivas.

Los usuarios de nanoCAD Mechanical tienen la posibilidad de crear sus propias fijaciones, basándose en las existentes en la base de datos y con un comportamiento similar.

También hay opciones adicionales para editar la base de datos. Por ejemplo, si una empresa o un proveedor sólo tiene en stock determinados elementos de fijación y sólo éstos deben utilizarse en los proyectos que se están desarrollando, es posible limitar la composición de la base de datos utilizando una herramienta especial de filtro de nomenclatura. No sólo se pueden ocultar todas las piezas en la base de datos por número estándar no utilizado, sino que también se pueden ocultar selectivamente los tamaños de las piezas individuales, impidiendo que se utilicen en los diseños.

Por lo tanto, en el mercado de software CAD la funcionalidad de nanoCAD Mechanica de diseño de conexiones atornilladas y remachadas es actualmente una de las más eficientes. La base de datos permite tener en cuenta los requisitos de un gran número de normas y, gracias a la lógica especial del comportamiento de los elementos de fijación en la conexión, el diseño de las conexiones de las piezas requiere mucho menos tiempo.