Diseño Asistido por Computadora - Instituto Tecnológico Superior

1.- DATOS DE LA ASIGNATURA
Nombre de la asignatura : Diseño Asistido por computadora
Carrera: Ingeniería Mecánica
Clave de la asignatura : MIA-1302
SATCA1 0 - 4 - 4
2. PRESENTACIÓN
Caracterización de la asignatura.
Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero Mecánico los conocimientos y las
habilidades para desarrollar diseños en tres dimensiones mediante el uso de un software
CAD que le permitirá predecir cualidades de forma, funcionamiento y operación del
mismo, bajo los aspectos de dimensiones, resistencia mecánica, resistencia térmica, etc.
Se integra al plan de estudios como una necesidad actual de creación de diseños
tridimensionales que permitan la concepción de la idea en forma global, así como
predecir mediante simulación el comportamiento que se espera del modelo.
Esta asignatura está definida como opcional y complementa la parte de las asignaturas
de Diseño Mecánico básicamente, así como Mecanismos y Transferencia de Calor entre
otras.
Intención didáctica.
El temario está organizado en cuatro unidades las cuales cubren los temas de partes y
ensambles, planos, simulación y análisis de elementos finitos, todos ellos aplicados
mediante el uso de un software de diseño asistido por computadora.
La primera unidad cubre lo referente a partes y ensambles, iniciando con su respectiva
introducción, seguido de lo croquis, modelado, patrones y demás operaciones básicas
dentro del manejo del software de aplicación.
En la unidad dos se presentan el manejo y generación de planos a través de la
computadora, incluyendo todos los detalles de los mismos.
Posteriormente en la tercera unidad se cubre lo referente a la simulación de ensambles y
componentes, sometiéndolos a una operación virtual mediante el software de diseño.
La cuarta unidad trata del análisis de elementos finitos aplicados a ensambles y
componentes mecánicos que determinaran comportamientos esenciales que marcaran la
pauta del funcionamiento óptimo del diseño propuesto.
1
Sistema de Asignación y Transferencia de Créditos Académicos
3. COMPETENCIAS A DESARROLLAR
Competencias específicas:
•
•
•
•
Realizar
modelos
de
piezas
mediante un software CAD
Elaborar planos completos de
componentes y/o ensambles a
través de un software CAD
Determinar condiciones críticas de
operación de un diseño a través del
análisis del mismo en un software
CAD
Obtener
parámetros
de
funcionamiento y operación de
componentes mecánicos mediante
el análisis de elementos finitos
utilizando un software CAD
Competencias genéricas:
Competencias instrumentales
•
•
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•
•
•
•
•
•
Capacidad de análisis y síntesis
Capacidad de organizar y planificar
Conocimientos generales básicos
Conocimientos básicos de la
carrera
Comunicación oral y escrita en su
propia lengua
Habilidades básicas de manejo de
la computadora
Habilidad para buscar y analizar
información proveniente de fuentes
diversas
Solución de problemas
Toma de decisiones.
Competencias interpersonales
•
•
•
•
Capacidad crítica y autocrítica
Trabajo en equipo
Habilidades interpersonales
Compromiso ético
Competencias sistémicas
•
•
•
•
•
•
•
•
Capacidad
de
aplicar
los
conocimientos en la práctica
Habilidades de investigación
Capacidad de aprender
Capacidad de adaptarse a nuevas
situaciones
Capacidad de generar nuevas
ideas (creatividad)
Liderazgo
Habilidad para trabajar en forma
autónoma
Preocupación por la calidad
4. HISTORIA DEL PROGRAMA
Lugar y fecha de
elaboración o revisión
Participantes
Instituto Tecnológico Superior Academia
de
Ingeniería
de
Monclova;
Monclova Mecánica del
Instituto
Coahuila, Diciembre del 2012. Tecnológico
Superior
de
Monclova.
Evento
Diseño de la especialidad:
Mantenimiento Industrial del
programa
de
Ingeniería
Mecánica
5. OBJETIVO GENERAL DEL CURSO
Manejar y aplicar un software de diseño asistido por computadora para elaborar el
desarrollo de la ingeniería de un componente o ensamble mecánico dentro del campo
de la Ingeniería Mecánica.
6. COMPETENCIAS PREVIAS
•
•
•
•
•
•
Conocer y aplicar los fundamentos de geometría, aritmética y algebra.
Aplicación de sistemas de unidades y escalas.
Manejo de computadora y sistema operativo.
Manejo básico de software de dibujo por computadora.
Aplicación de normas de dibujo mecánico.
Conocimientos de diseño mecánico.
7. TEMARIO
Unidad
Temas
1
Partes y ensambles
2
Planos
3
Simulación
4
Análisis de Elementos
finitos
Subtemas
1.1. Generalidades
1.2. Introducción a los croquis
1.3. Modelado básico de piezas
1.4. Modelado de fundiciones y forjas
1.5. Creación de patrones
1.6. Operaciones de revolución
1.7. Vaciado y nervios
1.8. Edición
1.9. Configuración de piezas
1.10. Ecuaciones y tablas de diseño
1.11. Uso de dibujos
1.12. Modelado de ensambles
2.1. Hojas de Dibujo y vistas
2.2. Cotas
2.3. Anotaciones
2.4. Plantillas y formatos de hojas
2.5. Vistas de dibujo de ensamble
2.6. Tablas de lista de materiales
2.7. Problemas de rendimiento y visualización
2.8. Referencias de dibujo y comparación
2.9. Uso de librerías del software
2.10. Apéndices
3.1. Introducción
3.2. El proceso de análisis
3.3. Controles de malla, concentraciones de tensiones
y condiciones de contorno
3.4. Análisis del ensamblaje con contactos
3.5. Ensamblajes auto-equilibrados simétricos y libres
3.6. Análisis del ensamblaje con conectores
3.7. Mallas compatibles/incompatibles
3.8. Análisis de ensamblaje con refinamiento de malla
3.9. Análisis de componentes delgados
3.10.
Vaciados, vigas y sólidos de mallado mixto
3.11.
Estudio de diseño
3.12.
Análisis de tensión térmica
4.1. Análisis de frecuencia de ensambles
4.2. Análisis de pandeo
4.3. Análisis térmico con radiación
4.4. Análisis de esfuerzos térmicos avanzados
4.5. Análisis de fatiga
4.6. Análisis de recipientes a presión
8. SUGERENCIAS DIDÁCTICAS
El docente debe:
Ser conocedor de la disciplina que está bajo su responsabilidad, conocer su origen y
desarrollo histórico para considerar este conocimiento al abordar los temas. Desarrollar la
capacidad para coordinar y trabajar en equipo; orientar el trabajo del estudiante y
potenciar en él la autonomía, el trabajo cooperativo y la toma de decisiones. Mostrar
flexibilidad en el seguimiento del proceso formativo y propiciar la interacción entre los
estudiantes. Tomar en cuenta el conocimiento de los estudiantes como punto de partida y
como obstáculo para la construcción de nuevos conocimientos.
En la asignatura de diseño asistido por computadora se plantea que, el estudiante
desarrolle las competencias especificas y genéricas, con base en la ejercitación y
mejoramiento continuo de las habilidades de razonamiento lógico, abstracción,
generalización y manejo de información, que le permitan comprender, aplicar, explicar e
innovar la utilización de los métodos y lenguajes del dibujo en el conocimiento de la
realidad, basado en la utilización de normas y software, utilizando representaciones
gráficas y las tecnologías de la información, mediante la interacción efectiva entre los
estudiantes y el profesor. El enfoque por competencias respecto al diseño por
computadora se fundamenta en dos ejes importantes, el trabajo colaborativo y la solución
de ejercicios. El trabajo colaborativo es un proceso en el cual los estudiantes y el docente
aceptan el compromiso de aprender o solucionar algo juntos. La responsabilidad del
docente es plantear y facilitar los elementos necesarios para abordar ejercicios reales,
para que el grupo colaborativo pueda iniciar sus actividades.
El trabajo colaborativo potenciará el desarrollo de otras habilidades como las de
comunicación y negociación, habilidades determinantes en la construcción de las
competencias, es decir, de los aprendizajes a desarrollar. La metodología de enseñanza
propuesta en el presente programa basada en el desarrollo de las competencias, con
especial énfasis en desarrollo de prácticas, pone el acento en la observación, la reflexión,
manipulación y experimentación de las posibles soluciones con el fin de potenciar la
capacidad del estudiante para reflexionar sobre los procesos y estrategias utilizados,
valorando cada paso dado en relación con las características del problema. No está de
más destacar que esta perspectiva en la enseñanza requiere una adecuada organización
en las actividades planteadas por el profesor en la estrategia didáctica. Uno de los
principales objetivos es hacer más clara la relación y la utilidad del dibujo mecánico con
respecto de muchas de las situaciones y procesos presentes en el contexto real de la
industria. En conjunto, el trabajo colaborativo y el análisis y solución de ejercicios,
permitirá al estudiante reflexionar, abstraer y generalizar el conocimiento del dibujo de
manera significativa, a medida que avance en la adquisición de las competencias
especificas y genéricas.
9. SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN
Esta debe ser continua y enfocada en evaluar mediante actividades propias las
competencias a desarrollar.
•
•
•
•
Presentar trabajos de investigación
Elaborar proyectos de diseño por computadora
Resolver evaluaciones prácticas de diseño por computadora
Desarrollar proyectos de ingeniería aplicando el software de diseño más actual
10. UNIDADES DE APRENDIZAJE
Unidad 1: Partes y ensambles
Actividades de Aprendizaje
Competencia específica a desarrollar
Construir modelos paramétricos de piezas • Realizar una investigación sobre el
y ensambles
desarrollo
y
aplicaciones
de
programas CAD
• Elaborar croquis de piezas simples
• Crear modelos básicos de geometrías
sencillas
• Modelar ensambles
Unidad 2: Planos
Competencia específica a desarrollar
Actividades de Aprendizaje
Crear dibujos de piezas y ensambles que • Elaborar planos de piezas
incluyan dimensionamiento
• Aplicar el dimensionamiento de
dibujos
• Elaborar planos de piezas que
incluyan vistas
• Desarrollar
proyectos
utilizando
librerías del software utilizado
Unidad 3: Simulación
Competencia específica a desarrollar
Actividades de Aprendizaje
Realizar una simulación de un componente • Elaborar la malla para análisis de
mecánico
piezas
• Elaborar estudios de diseño
• Realizar análisis de una pieza sujeta a
esfuerzos térmicos
Unidad 4: Análisis de Elementos Finitos
Competencia específica a desarrollar
Actividades de Aprendizaje
Aplicar el método de elementos finitos a • Investigar los parámetros de análisis
través de un software de diseño asistido
para los diferentes criterios de diseño:
por computadora
pandeo, térmico, fatiga, resistencia
mecánica.
• Realizar el análisis de pandeo de una
pieza.
• Efectuar el análisis de fatiga de una
pieza.
• Desarrollar el diseño de un recipiente
a presión mediante un software CAD
11. FUENTES DE INFORMACIÓN
1.
2.
3.
4.
Gómez S. El gran libro de Solidworks Office Profesional. Editorial Marcombo. 2008
González S. Solidwoks. Editorial Alfaomega Marcombo. 1ra Edición 2008
Gómez S. Solidworks Simulation. Editorial Rama. 2010
Gómez S. Solidworks practico I: pieza, ensamble y dibujo. Editorial Marcombo.
2012
5. Gómez S. Solidworks practico II: componentes. Editorial Marcombo. 2012
12. PRÁCTICAS PROPUESTAS
1. Realizar un proyecto de un ensamble mecánico que incluya dimensionamiento y
detalles.
2. Elaborar el plano de una pieza simple incluyendo cotas, lista de materiales, uso de
librerías, etc.
3. Desarrollar la simulación completa de un ensamble mecánico.
4. Llevar a cabo el análisis de todos los aspectos de interés ingenieril (pandeo,
térmico, fatiga, etc.) de un componente o elemento mecánico básico.
5. Efectuar un análisis de elementos finitos aplicando el software de CAD.