Perusteet 1, yksinkertaisen kappaleen tilavuusmallinnus

Transkriptio

1 Perusteet 1, yksinkertaisen kappaleen tilavuusmallinnus Tuula Höök Tampereen Teknillinen Yliopisto Avaa piirustus fin_sandbasic_1_x.pdf. Käytä piirustuksessa annettuja mittoja ja tuota niiden pohjalta a) kappaleen rakennemalli ja sen jälkeen b) teknisesti hyvälaatuinen hiekkaan valettavan kappaleen malli. Sekä viimeisenä c) koneistetun kappaleen malli. CAD työkalut harjoituksessa Perusteet 1 Jotta hiekkaan valettava 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 täytyy voida syöttää esteettä. Paksu kohta ei saa jäädä ohuiden kohtien ympäröimäksi. Sisäänvalukanaville täytyy olla riittävästi tilaa. Tilavuusmallinnuksen perustyökalut Työstettäville pinnoille on lisätty sopivat työstövarat. Jakopintojen paikat on valittu ja niille tulevat nurkat ovat Extruded Boss/Base pyöristämättömiä. Huomaa, että hiekkavalumenetelmässä Extruded Cut jakotaso voi olla pysty tai vaakasuorassa. Esimerkiksi Disamatic linjalla muoteissa on pystysuora jakotaso. Chamfer Draft Kaikki loput nurkat on pyöristetty sopivalla pyöristyssäteellä. Kappaleen seinämänpaksuuden olisi hyvä pysyä Fillet nurkissa mahdollisimman tasaisena. Sisänurkat tulee pyöristää riittävän suurella säteellä siten, ettei muottihiekka kuumene nurkkakohdassa liikaa ja aiheuta imuvikoja. Muut Kaikki pyöristykset pyritään tekemään viimeiseksi siten, että ne ovat mallin piirrepuun hännillä peräkkäin. Draft analysis Kappale on suunniteltu mahdollisuuksien mukaan siten, Jos työkalujen käyttämisessä ettei muottiin tule ohuita hiekkapatsaita. Niillä on taipumus tulee ongelmia, avaa SolidWorks kuumentua. help ja yritä löytää ratkaisu sen Jokaisen kappaleessa olevan konstruktiivisen reiän kohdalla on tehty perusteltu valinta: a) Jätetään reikä valusta pois avulla. ja tehdään se myöhemmin koneistamalla. b) Tehdään valuun työstövaroilla pienennetty reikä keernaa käyttäen ja koneistetaan se myöhemmin valmiiksi. c) Tehdään valuun lopullisissa mitoissa oleva reikä keernalla ja jätetään se valupintaiseksi. Ulkoseinämät on varustettu sopivilla päästökulmilla ja lopputulos on tarkistettu ohjelman työkalulla Draft analysis. Näissä yksinkertaisten harjoituskappaleiden malleissa ei saa olla vastapäästöjä tai päästöttömiä pintoja. Keernoilla muotoiltavien pintojen päästöt on suunniteltu keernalaatikon aukeamissuunnan perusteella ja lopputulos on tarkistettu ohjelman työkalulla Draft analysis. Näiden yksinkertaisten harjoituskappaleiden malleihin ei saa suunnitella keernalaatikon aukeamissuuntaisia vastapäästöjä tai päästöttömiä pintoja. Sandbasic_1_x 1

2 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_1_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. Älä muotoile kappaleen perusmuotoja pyöristyksillä. Tee pyöreä muoto mieluiten rautalankapiirrokseen (Katso kuvat alla). Kuva 1: Vasemmalla: Ei suositeltava tapa. Kappaletta on muotoiltu filleteillä. Fillettien käyttö ennakoi hankaluuksia myöhemmissä mallinnusvaiheissa, kun malliin pitää luoda päästöjä. Fillet ei saisi olla perustana kappaleen piirrepuun myöhemmille piirteille. Oikealla: Suositeltava tapa. Muotoile piirteet suoraan rautalankapiirroksista. 2. 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) 3. Aktivoi valettavan kappaleen konfiguraatio. 4. Aloita kappaleen valutekninen mallinnus. Valitse kappaleelle valmistusmateriaali, kaavausmenetelmä, muottihiekkaseos ja mallin valmistusmateriaali. Selvitä, millaisia vaatimuksia kappaleen valmistusmateriaali asettaa syöttämiselle ja kaavausmenetelmän valinnalle. Sandbasic_1_x 2

3 5. Valitse kappaleelle valuasento siten, että paksut kohdat on mahdollista syöttää. Hahmottele jakotason paikka. Huomioi kaavausmenetelmä: tuleeko jakotaso pysty vai vaaka asentoon. Valumalli täytyy voida irrottaa hiekasta yhtenä kappaleena. 6. Jos rakenteelliseen perusmuotoon kuuluu pyöristyksiä, rullaa piirrepuu niiden yläpuolelle. (Katso kuva vasemmalla) 7. Tutki seinämänpaksuudet. Mallinna tarvittaessa ohennuksia. 8. Katso seuraavan sivun kuvat vaihtoehdoista reikien valmistamiseksi ja valitse mielestäsi sopivin rakenne. Huomioi, että hyvin ohuet hiekkapatsaat kuumenevat ja saattavat muodostaa valuun imuvikoja. Ohuet muodot saattavat myös rikkoontua. Hiekkaseosten välillä on eroja, tarkista valintasi muottihiekkaseoksen kohdalla. Valitse tarvittaessa keernahiekkaseos. 9. Mallinna kaikkiin työstettäviin pintoihin työstövarat. Tuki umpeen valettavat reiät pursottamalla. 10. Päästä ulkopuoliset muodot mallin irrotussuuntaan Draft työkalulla. Näihin ensimmäisiin, yksinkertaisiin kappaleisiin ei saa tulla vastapäästöjä. 11. Mallinna reikiin päästöt, jos tarpeen. 12. Rullaa piirrepuu auki siten, että rakenteelliseen malliin kuuluvat pyöristykset tulevat esiin. Mallinna loppuihin, vielä pyöristämättömiin nurkkiin sopivat nurkkapyöristykset, jos pyöristys havaitaan valamisen kannalta tarpeelliseksi. 13. Tarkista Draft Analysis työkalulla. Draft Analysis työkalu laskee kappaleessa olevat päästökulmat ja näyttää tuloksen väreinä. Jos kappaleessa on väärään suuntaan päästöllisiä, päästöttömiä tai satulamaisia pintoja, etsi syy ja korjaa ongelma. Satulamaiset pinnat ovat kahteen suuntaan päästöllisiä pintoja, joissa ei ole selkeää nurkkakohtaa siinä, missä suunta vaihtuu. 14. 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. 15. Aktivoi koneistetun kappaleen konfiguraatio ja mallinna koneistettu kappale siihen. Valetun kappaleen piirteiden tulee olla aktiivisia koneistetun kappaleen konfiguraatiossa. Jos ne eivät ole, aktivoi ne. 16. 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. 17. Tarkista taas, että mallintamasi uudet piirteet eivät ole aktivoituneet kahdessa muussa konfiguraatiossa ja korjaa tilanne, jos tarpeen. 18. (Tee koneistuksista mittapiirros, johon on merkitty koneistuksen toleranssit ja muut tarpeelliset merkinnät.) Sandbasic_1_x 3

4 Kuva 2: Ylhäällä ja oikealla. Kappaleessa olevat reiät tehdään keernoilla. Syöttökuvut laitetaan reikien päälle siten, että keerna tulee osin syöttökuvun sisään. Kuva 3: Vasemmalla. Reiät on kaavattu suoraan muottiin. Keernan valmistus ja niiden asetteleminen muottiin jäävät työvaiheina pois. Konstruktion käyttökelpoisuus riippuu kappaleen mitoista ja muottihiekasta. Tuorehiekka on haurainta, kemiallisesti kovettuva hiekka kestää suhteellisen pieniäkin yksityiskohtia. Syöttäminen on tällä konstruktiolla hankalampaa kuin edellä. Kuva 4: Reiät on jätetty valusta kokonaan pois. Ne valmistetaan koneistamalla. Sandbasic_1_x 4

5 Tavoitteet oppimiselle Käsitteet: kappaleen konstruktiivinen perusmuoto, valetun kappaleen malli ja koneistetun kappaleen malli. Oikea tapa mallintaa hiekkavalukappaleita. Valukappaleiden suunnittelun peruslogiikka ja käsitteet: valuasento, jakopinta, päästö, nurkkapyöristys, keerna, mitoituksen perustaso. Opiskeltavat CAD työkalut Feature: Extruded Boss/Base, Extruded Cut, Chamfer, Draft, Fillet, Muut: Draft analysis Arviointi Hyväksytty Opiskelija on tehnyt piirustuksen mukaisen CAD mallin luetelluilla työkaluilla ja mallintanut siitä: a) konstruktiivisen perusmuodon, b) valetun kappaleen ja c) koneistetun kappaleen Järkevä pyöristys oikeissa nurkissa Oikean kokoiset päästöt oikeisiin suuntiin Erinomainen Opiskelija on tehnyt piirustuksen mukaisen CAD mallin luetelluilla työkaluilla ja mallintanut siitä: a) konstruktiivisen perusmuodon, b) valetun kappaleen ja c) koneistetun kappaleen 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 Oikean kokoiset päästöt oikeisiin suuntiin Koneistetusta kappaleesta on laadittu mittapiirros toleranssi ym. merkintöineen. Sandbasic_1_x 5

6 CAD pikaopas Sketch Ryhmä työkaluja, joilla mallinnetaan rautalankapiirros muiden työkalujen pohjaksi. Boss/Base Extrude Pursottaa rautalankamallilla hahmotettua muotoa määritetyn matkan määritettyyn suuntaan. Cut Extrude Features Chamfer Pursottaa rautalankamallia määritetyn matkan määritettyyn suuntaan leikaten reiän pursotuksen kohdalle. Tekee viisteen tilavuusmallissa olevaan nurkkaan. Features Draft Features Fillet Kallistaa valitut seinämät parametrina annettuun päästökulmaan. Kulman voi asettaa nurkan, pinnan tai pintojen halkaisemiseksi tehtyjen Split Line :en suhteen. Pyöristää tilavuusmallissa tai pintamallissa olevan nurkan. Sandbasic_1_x 6

7 Curve Split Line Tools Draft Analysis 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. 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_1_x 7