Perusteet 2, keernallisia kappaleita

Transkriptio

1 Perusteet 2, keernallisia kappaleita Tuula Höök Tampereen Teknillinen Yliopisto Avaa piirustus fin_sandbasic_2_x.pdf. Käytä piirustuksessa annettuja mittoja ja tuota niiden pohjalta a) kappaleen rakennemalli sekä sen jälkeen b) teknisesti hyvälaatuinen hiekkaan valettavan kappaleen malli ja c) siitä erotetut keernat. Sekä viimeisenä d) koneistetun kappaleen malli. Vaihtoehtoisesti voit aloittaa myös suoraan vaiheesta b). Ota tällöin työskentelysi pohjaksi malli start_ sandbasic_2_x.sldprt. CAD työkalut harjoituksessa Perusteet 2 Jotta hiekkaan valettava keernallinen kappale olisi teknisesti hyvälaatuinen, siinä tulee olla seuraavat yksityiskohdat: Mitoituskohdat on valittu siten, että mitat voidaan tarvittaessa todentaa. Mitoituskohdissa on huomioitu jakopinnat. Kappaleen valuasento on mietitty syöttämisen ja täyttymisen kannalta. Kappaleen paksut ja ylimpänä olevat kohdat Tilavuusmallinnuksen perustyökalut täytyy voida syöttää esteettä. Paksu kohta ei saa jäädä ohuiden kohtien ympäröimäksi. Sisäänvalukanaville täytyy Extruded Boss/Base olla riittävästi tilaa. Extruded Cut Jakopintojen paikat on valittu ja niille tulevat nurkat ovat Chamfer pyöristämättömiä. Huomaa, että hiekkavalumenetelmässä Draft jakotaso voi olla pysty tai vaakasuorassa. Esimerkiksi Disamatic Fillet linjalla muoteissa on pystysuora jakotaso. Kappaleen valuasento ja jakopinnan paikka on mietitty muotin kokoamisen kannalta. Keernakannat tulisi voida sijoittaa Pintamallinnus mahdollisimman yksinkertaisella rakenteella Offset Surface helposti saavutettaviin paikkoihin. Extrude Surface Työstettäville pinnoille on lisätty sopivat työstövarat. Fill Surface Kaikki muut kuin jakotasolle tulevat nurkat on pyöristetty Knit Surface sopivalla pyöristyssäteellä. Kappaleen seinämänpaksuuden olisi hyvä pysyä nurkissa mahdollisimman tasaisena. Sisänurkat tulee pyöristää riittävän suurella säteellä siten, Muut Split ettei muottihiekka kuumene nurkkakohdassa liikaa ja aiheuta imuvikoja. Save as New Part Draft analysis Jokaisen kappaleessa olevan konstruktiivisen reiän kohdalla on tehty perusteltu valinta: a) Jätetään reikä valusta pois ja tehdään se myöhemmin koneistamalla. b) Tehdään valuun Jos työkalujen käyttämisessä työstövaroilla pienennetty reikä keernaa käyttäen ja tulee ongelmia, avaa SolidWorks koneistetaan se myöhemmin valmiiksi. c) Tehdään valuun help ja yritä löytää ratkaisu sen lopullisissa mitoissa oleva reikä keernalla ja jätetään se valupintaiseksi. avulla. Ulkoseinämät on varustettu sopivilla päästökulmilla ja lopputulos on tarkistettu ohjelman työkalulla Draft analysis. Kappaleen ulkopuolisissa muodoissa olevat vastapäästöt voidaan toteuttaa valumallin irtopaloilla, mutta näissä yksinkertaisissa harjoituskappaleissa ei saa olla vastapäästöjä tai päästöttömiä pintoja. Keernoilla muotoiltavien pintojen päästöt on suunniteltu keernalaatikon aukeamissuunnan perusteella ja lopputulos on tarkistettu ohjelman työkalulla Sandbasic_3_x 1

2 Draft analysis. Keernalaatikon aukeamissuuntaiset vastapäästöt voidaan toteuttaa lisäämällä laatikkoon eri suuntiin avautuvia osia, mutta näiden yksinkertaisten harjoituskappaleiden keernoihin ei saa suunnitella vastapäästöjä tai päästöttömiä pintoja. Teoriatausta Valetun koneenosan 3D CAD suunnittelu Hiekkavalukappaleen konstruktiosuunnittelu Valumateriaalit Valumenetelmät Mallien ja keernalaatikoiden rakenne Valukappaleiden mittatoleranssijärjestelmä ja työstövarat Mallinnuksen vaiheet 1. (Mallinna kappaleen rakenteellinen perusmuoto hyvää piirremallinnustapaa noudattaen. Perusmuoto on esitetty mittapiirroksessa fin_sandbasic_2_x.pdf. Rakenteellinen perusmuoto sisältää ainoastaan ne nurkkapyöristykset ja viisteitykset, joita tarvitaan kappaleen toiminnallisuuden vuoksi. Esimerkki tällaisesta on kappaleen loviherkkyyden pienentämiseksi tehty nurkkapyöristys. Koneistetussa kappaleessa olevia yksityiskohtia, kuten nurkkien viisteityksiä tai esimerkiksi kiinnityspulttien upotuksia ei mallinneta vielä tässä vaiheessa. Mallinna pyöristykset ja viisteet peräkkäin viimeiseksi.) 2. Voit halutessasi aloittaa valmiiksi tehdystä perusmuodosta: Avaa tiedosto start_sandbasic_2_x.sldprt. 3. Avaa Configuration Manager ja nimeä tiedoston peruskonfiguraatio (Default) rakennekonfiguraatioksi tms. nimellä, jolla tunnistat sen myöhemmin suunniteltavan osan rakenteelliseksi perusmuodoksi. Liitä konfiguraatiopuuhun kaksi uutta konfiguraatiota: valettava kappale ja koneistettu kappale. (Kuva oikealla) 4. Aktivoi valettavan kappaleen konfiguraatio. 5. Aloita kappaleen valutekninen suunnittelu. Valitse kappaleelle valmistusmateriaali, kaavausmenetelmä, muottihiekkaseos ja mallin valmistusmateriaali. Selvitä, millaisia vaatimuksia kappaleen valmistusmateriaali asettaa syöttämiselle ja kaavausmenetelmän valinnalle. 6. Selvitä itsellesi, mitkä kappaleen muodot vaativat keernan. Tarvitaanko useampia keernoja? Selvitä, mihin kohtaan kappaletta muotoillaan keernojen kannat. 7. Valitse kappaleelle valuasento siten, että paksut kohdat on mahdollista syöttää. Hahmottele mielessäsi jakotason paikka. Huomioi kaavausmenetelmä: tuleeko jakotaso pysty vai vaakaasentoon. Valumallit täytyy voida irrottaa hiekasta yhtenä kappaleena. Huomioi keernojen kannat valitessasi jakotason paikkaa. Seuraavalla sivulla on kuvia perusratkaisuista keernakantojen sijoittamiseksi suhteessa muotin jakopintoihin. Sandbasic_3_x 2

3 Kuva 1: Muotin jakopintoihin nähden pystyyn asetettu keerna. Kuva 2: Vasemmalla: Vaakasuoraan asetettu keerna. Keernakannat on muotoiltu symmetrisiksi jakopintaan nähden. Oikealla: Myös tämä konstruktio on mahdollinen. Saattaa aiheuttaa ylimääräistä puhdistustyötä, koska keernakannan ja muotin väliin purseilee helposti metallia. 8. Jos rakenteelliseen perusmuotoon kuuluu pyöristyksiä, rullaa piirrepuu aluksi niiden yläpuolelle. (Katso kuva vasemmalla) 9. Mallinna kaikkiin työstettäviin pintoihin työstövarat. Tuki umpeen valettavat reiät pursottamalla. 10. Päästä ulkopuoliset pystypinnat mallin irrotussuuntaan Draft työkalulla. Näihin ensimmäisiin, yksinkertaisiin kappaleisiin ei saa tulla vastapäästöjä. Pyöreät muodot voi jättää silleen. 11. Valitse kaikki mallissa olevat keernapinnat Offset Surface työkalulla siten, että Offset parametri on 0 mm. Käytä hiiren oikean puolimaista painiketta ja valitse Select Tangency. Jos Offset pintaan jää aukkoja, valitse ne erikseen. Tee jokaiselle keernalle oma Offset Surface. 12. Piilota kaikki piirteet juuri mallintamiasi keernapintoja lukuun ottamatta. Muotoile keernoihin kannat ja tee kustakin keernasta solidi Knit Surface työkalulla. (Katso kuva.) Sandbasic_3_x 3

4 Kuva 3: Keernakannat voi mallintaa Extrude Surface, Extend Surface tai vastaavalla työkalulla keernan pintamalliin. Keernasta voi tehdä myös solidin ja tehdä kannat pursottamalla tilavuusmallinnustyökaluja käyttäen. Pinnoista voi tehdä solidin helposti Knit Surface työkalulla, mutta silloin pinnan täytyy olla kauttaaltaan ehyt. 13. Tutki keernojen päästöt Draft Analysis työkalulla. Tähän harjoitukseen kuuluville esimerkkikappaleille täytyy muotoilla kaksiosainen keernalaatikko. Keernoista on löydettävissä sopiva paikka keernalaatikon jakopinnalle siten, että yksinkertainen kaksiosainen laatikko avautuu hyvin. Selvitä, mihin kappaleen mallissa oleviin pintoihin tarvitaan päästöt, jotta keernan saa laatikosta ulos. 14. Piilota keernat ja tuo kappaleen malli näkyviin. Mallinna kappaleen malliin keernojen vaatimat päästöt. Tarkista lopputulos keernoista Draft Analysis työkalulla ja korjaa, jos tarpeen. Keernat voi erottaa päästöanalyysia tai muuta jatkokäsittelyä varten omiin tiedostoihin Split työkalulla tai vaihtoehtoisesti valitsemalla hiiren oikealla painikkeella Insert into New Part Solid Bodies kansiossa olevan, tallennettavan tilavuusmallin nimen päällä. 15. Rullaa piirrepuu auki siten, että rakenteelliseen malliin kuuluvat pyöristykset tulevat esiin. Mallinna loppuihin, vielä pyöristämättömiin nurkkiin sopivat nurkkapyöristykset, jos pyöristys havaitaan valamisen kannalta tarpeelliseksi. 16. Tarkista Draft Analysis työkalulla. Draft Analysis työkalu laskee kappaleessa olevat päästökulmat ja näyttää tuloksen väreinä. Jos kappaleessa on vielä väärään suuntaan päästöllisiä (vastapäästöllisiä) tai päästöttömiä pintoja, etsi syy ja korjaa ongelma. Satulamaisia pintoja ei välttämättä tarvitse korjata. Satulamaiset pinnat ovat kahteen suuntaan päästöllisiä pintoja, joissa ei ole selkeää nurkkakohtaa siinä, missä suunta vaihtuu. Harjoituksissa käytetyissä pyöreämuotoisissa hiekkavalukappaleessa on satulapintoja, mutta ne eivät haittaa mallin irrottamista. 17. Tarkista, että valetun kappaleen konfiguraatioon mallinnetut piirteet ovat rakenteellisen mallin konfiguraatiossa Supressed tilassa. Jos ne eivät ole, korjaa tilanne. Rakenteellisen mallin tulisi olla muuttumaton siten, että uudet piirteet eivät ole aktivoituneet siinä. 18. Aktivoi koneistetun kappaleen konfiguraatio ja mallinna koneistettu kappale siihen. Valetun kappaleen piirteiden tulee olla aktiivisia koneistetun kappaleen konfiguraatiossa. Jos ne eivät ole, aktivoi ne. 19. Poista edellä mallinnetut työstövarat ja mallinna reiät takaisin oikeisiin mittoihin. Jos koneistettaessa viisteitetään nurkkia tai esimerkiksi tehdään pulttien kantoja ja alusrenkaita varten upotuksia, mallinna kaikki nuo yksityiskohdat. 20. Tarkista taas, että mallintamasi uudet piirteet eivät ole aktivoituneet kahdessa muussa konfiguraatiossa ja korjaa tilanne, jos tarpeen. 21. (Tee koneistuksista mittapiirros, johon on merkitty koneistuksen toleranssit ja muut tarpeelliset merkinnät.) Sandbasic_3_x 4

5 Tavoitteet oppimiselle Keernojen mallintaminen Keernapintojen päästöt Opiskeltavat CAD työkalut Feature: Extruded Boss/Base, Extruded Cut, Chamfer, Draft, Fillet, Muut: Split, Insert into New Part, Draft analysis Arviointi Hyväksytty Opiskelija on tehnyt piirustuksen mukaisen CAD mallin luetelluilla työkaluilla ja mallintanut siitä: a) konstruktiivisen perusmuodon, b) valetun kappaleen, c) keernat ja d) koneistetun kappaleen. Jos niin halutaan a) kohdan voi jättää väliin ja aloittaa suoraan esimerkkimallista start_sandbasic_2_x.sldprt. Järkevä pyöristys oikeissa nurkissa Sekä keernapinnoilla että kappaleen ulkopinnoilla on oikean kokoiset päästöt oikeisiin suuntiin Erinomainen Opiskelija on tehnyt piirustuksen mukaisen CAD mallin luetelluilla työkaluilla ja mallintanut siitä: a) konstruktiivisen perusmuodon, b) valetun kappaleen, c) keernat ja d) koneistetun kappaleen. Jos niin halutaan a) kohdan voi jättää väliin ja aloittaa suoraan esimerkkimallista start_sandbasic_2_x.sldprt. Kappaleen valmistusmateriaali on valittu, valuasento, syöttökohdat ja sisäänvalukohdat on valittu materiaalin perusteella. Valinnat on dokumentoitu Kaavausmenetelmä on huomioitu ratkaisuissa. Ratkaisut on dokumentoitu. Hiekan laatu, sarjasuuruus ja mallien valmistusmateriaali on huomioitu ratkaisuissa. Ratkaisut on dokumentoitu. Järkevä pyöristys oikeissa nurkissa Sekä keernapinnoilla että kappaleen ulkopinnoilla on oikean kokoiset päästöt oikeisiin suuntiin Sandbasic_3_x 5

6 CAD pikaopas Sketch Ryhmä työkaluja, joilla mallinnetaan rautalankapiirros muiden työkalujen pohjaksi. Insert Boss/Base Extrude Pursottaa rautalankamallilla hahmotettua muotoa määritetyn matkan määritettyyn suuntaan. Insert Cut Extrude Pursottaa rautalankamallia määritetyn matkan määritettyyn suuntaan leikaten reiän pursotuksen kohdalle. Sandbasic_3_x 6

7 Insert Boss/Base Revolve Tuottaa tilavuusmallin pyöräyttämällä rautalankapiirrosta akselin ympäri. Insert Boss/Base Sweep Tuottaa tilavuusmallin kuljettamalla suljettua rautalankapiirrosta avointa tai suljettua rautalankapiirrosta pitkin. Insert Features Shell Tekee tilavuusmallista tietyn paksuisen kuoren. Paksuus annetaan parametrina. Valitut pinnat poistuvat. Jos työkalussa ei valitse yhtään kallapeen pinnoista, se tuottaa onton objektin. Kuoren voi tehdä joko kappaleen sisälle tai ulospäin. Sandbasic_3_x 7

8 Insert Features Chamfer Tekee viisteen tilavuusmallissa olevaan nurkkaan. Insert Features Draft Kallistaa valitut seinämät parametrina annettuun päästökulmaan. Kulman voi asettaa nurkan, pinnan tai pintojen halkaisemiseksi tehtyjen Split Line :en suhteen. Insert Features Fillet Pyöristää tilavuusmallissa tai pintamallissa olevan nurkan. Sandbasic_3_x 8

9 Insert Curve Split Line Jakaa mallissa olevan pintalapun kahteen osaan. Jakavana elementtinä voi käyttää pintaa, tasoa tai rautalankapiirrosta. Työkalua käytetään päästöjen mallintamisessa. Erityisesti, jos päästöjen suunta vaihtuu keskellä pintalappua. Insert Surfaces Offset Muodostaa olemassa olevasta pinnasta toisen pinnan parametrina annetun mitan päähän alkuperäisestä pinnasta. Keernojen pinnat mallinnetaan syöttämällä parametriksi 0 mm. Saat valittua suuren joukon pintoja kerralla valitsemalla hiiren oikealla painikkeella Select Tangency Insert Surface Extrude Työkalu pursottaa rautalankapiirroksen pinnaksi. Pursotukseen voi määrittää päästökulman. Jos kulmaa ei anneta, pinta pursottuu suoraan rautalankapiirroksen pohjana olevaa tasoa vastaan Sandbasic_3_x 9

10 Insert Surfaces Fill Muodostaa pinnan rautalankapiirroksen tai olemassa olevan tilavuus tai pintamallin nurkkien sisään. Voit valita, jatkuuko pinta tangentiaalisesti vai suoraviivaisesti mallin pinnoista. Insert Surfaces Knit Liittää kaksi tai useampia erillisiä pintoja yhteen ja muodostaa niistä yhden yhtenäisen pinnan. Jos liitettävät pinnat sulkeutuvat, voit yrittää muodostaa niistä tilavuusmallin. Työkalussa on valintaruutu toimintoa varten. Jos pinnoissa on pienikin reikä, tilavuusmallin muodostaminen ei onnistu. Työkalu ei anna tästä virheilmoitusta. Tools Draft Analysis Näyttää seinämät, joissa on parametrina annettua päästökulmaa suuremmat päästökulmat, punaisella ja vihreällä värillä, päästöttömät seinämät keltaisella ja satulaseinämät sinisellä värillä. Värit ovat ohjelmiston perusasetuksia. Käyttäjä voi muuttaa ne haluamikseen. Sandbasic_3_x 10