Tilavuusmallinnus 3, Shaft, Rib ja Multi sections Solid työkaluin mallinnettuja kappaleita

Transkriptio

1 Tilavuusmallinnus 3, Shaft, Rib ja Multi sections Solid työkaluin mallinnettuja kappaleita Tuula Höök Tampereen Teknillinen Yliopisto Ota piirustus solids_3_x.pdf. Käytä piirustuksessa annettuja mittoja ja tuota niiden pohjalta teknisesti hyvälaatuinen ruisku tai painevalukappale. Jotta kappale olisi teknisesti hyvälaatuinen, siinä tulee olla seuraavat yksityiskohdat: Mitoituksen lähtötaso on valittu. Jakotaso on valittu ja sillä olevat nurkat ovat pyöristämättömiä. On tehty perusteltu valinta suoraan muottilaattaan tai inserttiin koneistettujen kiinteiden keernojen ja erillisistä keernakappaleista valmistettujen kiinteiden keernojen välillä. Keernan ja muottilaatan tai insertin yhtymäkohtaan tulee valinnasta riippuen joko pyöristetty tai pyöristämätön nurkka. Kaikki loput nurkat on pyöristetty sopivalla pyöristyssäteellä. Valukappaleen ulkonurkkien pyöristys valitaan koneistusmenetelmän, materiaalin vaatimusten ja prosessoinnin asettamien vaatimusten perusteella. Sisänurkkien pyöristykseen vaikuttavat pelkästään materiaalin sekä prosessoinnin vaatimukset. Kappaleessa on sopiva seinämänpaksuus. Kappaleessa ei ole paksuja seinämiä ohuiden seinämien ympäröimänä eikä jyrkkiä muutoksia seinämänpaksuudessa. Paksujen ja ohuiden seinämien suhde on sopiva. Kappale voidaan asettaa muottiin siten, että paksut osat täyttyvät ja tiivistyvät. Kappale on suunniteltu kokonaisuus huomioiden siten, että se täyttyy riittävän hyvin. Painevalukappaleessa ei esimerkiksi ole muottiaineen sisään meneviä ulokkeita vailla ilmanpoistoa tai virtausta parantavia yksityiskohtia. Ruiskuvalukappaleessa on huomioitu esimerkiksi yhtymäsaumat. Kappaleessa on koneistusvarat siellä, missä tarpeen. Sivuseinämät on varustettu sopivilla hellityksillä ja lopputulos on tarkistettu ohjelman työkalulla Draft analysis. CAD työkalut harjoituksessa Tilavuusmallinnus 3 Tilavuusmallinnus Pad Rib Multi sections Solid Shaft Shell Draft Edge Fillet Pintamallinnus Extruded Surface Muut Draft analysis Jos kohtaat ongelmia työkalujen käyttämisessä, avaa CATIA Help ja yritä löytää ratkaisu sen avulla. Teoriatausta Teknisen valukappaleen suunnittelu Ruiskuvalukappaleen suunnittelu yleisesti Hellitykset Nurkkapyöristykset Tuula Höök Solids_3 1

2 Mallinnuksen vaiheet 1. Tutki mallinnettavan kappaleen piirustusta. Valitse sopiva työkalu sen toteuttamiseen. 2. Valitse jakotason paikka. Pyörähdyssymmetrisen ruisku tai painevalukappaleen pyörähdysakselin täytyy olla kohtisuorassa asennossa jakotasoa vastaan (Kuva 1). Rib tai Multi sections Solid voi asettua myös jakotason suuntaisesti tai jakotasoon nähden kaltevaan asentoon, kunhan huomaat niissäkin tutkia, että kaarevan muodon lopussa on riittävä hellitys. Kuva 1 Nollahellitys jakotasolla. Jos mallinnat pyörähdyssymmetrisen kappaleen siten, että pyörähdysakseli on jakotason suuntainen, jakotason kohdalle jää hellittämätöntä pintaa. Kun kappale työnnetään ulos muotista, se laahautuu hellittämätöntä pintaa vasten ja naarmuuntuu. Muovikappaleet ovat erityisen herkkiä naarmuuntumiselle. Alumiinin painevalumuotin riittämättömästi hellitetyt pinnat takerruttavat helposti sulaa metallia itseensä, jolloin kappaleen irtoaminen vaikeutuu ja siihen muodostuu repeämiä tai muita, pienempiä pintavikoja. Kun alumiinin takertuma kasvaa riittävän suureksi, kappale ei irtoa muotista enää ollenkaan. Mallinna kuvassa esitetty muoto pursotettuna siten, että mallinnat rautalankapiirroksen kaarista, joiden päissä on molemmin puolin suorat, jakotasolle hellittyvät viivat. 3. Aseta jakotason kohdalle jokin mallinnusohjelmiston perustasoista: xy, yz tai zx muistaen kuitenkin, että: - Useimmat työstörataohjelmistot käyttävät mallinnuskoordinaatiston Z akselia työkalun suunnan määrittämiseen siten, että se osoittaa työstettävästä pinnasta ylöspäin. - Useimmat valunsimulointiohjelmistot käyttävät Z akselia painovoiman suunnan osoittamiseen siten, että akseli osoittaa painovoiman suunnassa ylöspäin. - Muotinsuunnitteluohjelmistot käyttävät Z akselia muotin avautumissuunnan osoittamiseen. Näiden ohjelmistojen kannalta on useimmiten hyvä, että origo on asetettu kappaleen keskelle. Mallin saa myöhemmin käännettyä ja koordinaatiston saa siirrettyä mihin kohtaan tahansa. Huolellinen valettavan kappaleen suunnittelija aloittaa mallintamisen kuitenkin niin, että mallinnuskoordinaatiston Z akseli osoittaa jakotasolta ylöspäin ja origo on kappaleen keskellä. 4. Mallinna aputaso(t) Rib tai Multi sections Solid työkalulla toteutettavaa muotoa varten siten, että edellä esitetty z akselin suunta ja origon paikka toteutuu. Jos mallinnusohjelman perustasoja on mahdollista käyttää, käytä niitä. 5. Mallinna tarvittavat rautalankapiirrokset valitsemillesi tasoille. Mallinna kaarevat muodot rautalankapiirroksiin tangentiaalisesti jatkuvina kaarina. Tarkista, että kaarevan muodon lopussa on riittävä hellitys (Kuva 2). Voit myös jatkaa kaarta suoralla viivalla, kuten on edellä esitetty. Vältä pyöristämästä perusmuotoja Edge Fillet työkalulla. Käytä Edge Fillet työkalua ainoastaan pienimpien, prosessoinnin tai muotin työstämisen helpottamiseksi pyöristettyjen nurkkien mallintamiseen. Mallinna rautalankapiirrokseen kaikki hellitykset, missä vain mahdollista Tuula Höök Solids_3 2

3 Kuva 2 Vasen: Muodon yläreunassa tulee olemaan riittävä hellitys. Oikea: Yläreunassa ei ole lainkaan hellitystä, koska sivuseinämän kaaren keskipiste on samalla linjalla kappaleen yläreunan kanssa. 6. Tee pyöräytetty Shaft, Rib tai Multi sections Solid valmiiksi. Tarkista hellitykset Draft Analysis työkalulla. 7. Tutki, pystyykö kappaleen mittaamaan tarvittaessa jostain järkevästä kohdasta. Koska kaikki valukappaleen jakopinnoilta ylöspäin ja alaspäin suuntautuvat pinnat ovat hellitettyjä ja suurin osa nurkista on pyöristetty, mittauskohdat täytyy suunnitella huolellisesti. Jakopinnan kohdalla ja keernojen juurissa voi olla terävät eli ei pyöristetyt nurkat. Näitä kohtia tulisi käyttää mittaamiseen. Harkitse mitoituskohdat erityisen huolellisesti siinä tapauksessa, että suunnittelet kahta tai useampaa toisiinsa sovitettavaa komponenttia. 8. Harjoituskappaleen perusmuotoon voi kuulua pursotetuilla pinnoilla leikattavia muotoja. Mallinna pursotusta varten rautalankapiirros aputasolle tai jollekin mallinnusohjelman perustasoista. Pursotus lähtee etenemään rautalankapiirroksen pohjana olevan tason normaalin suuntaan. Pursota pinta ja käytä Surface Based Features Split työkalua tilavuusmallin leikkaamiseen. 9. Mallinna loput piirteet sopivin työkaluin. Muista periaate jakopintaan (tai rautalankapiirroksen pohjana olevaan tasoon) nähden pystysuuntaisten kaarevien muotojen mallintamisessa. 10. Mallinna aika ajoin hellityksiä, jotta pysyt selvillä, mikä pinta on hellittämättä ja mikä jo hellitetty. On suositeltavaa mallintaa hellitykset peräkkäin ja sijoittaa ne piirrepuuhun pursotusten jälkeen. Voit siirtyä mallinnushistoriassa taaksepäin valitsemalla hiiren oikealla painikkeella piirrepuussa piirteen nimen päällä Define in Work Object. Mallinna pursotukset siten, että hellitykset on in aktivoitu. Aktivoi hellitykset aina silloin tällöin tarkistaaksesi Draft Analysis työkalulla, oletko muistanut kaikki tarvittavat seinämät. 11. Pyöristä kaikki kulmat, jotka vaativat valuteknisen pyöristyksen tai pyöristyksen koneistamista varten. Käytä Edge Fillet työkalua. Jos mahdollista, mallinna kaikki pyöristykset peräkkäin. 12. Jos tarpeen, käytä Shell työkalua tehdäksesi tilavuusmallista kuoren. Tarkista kuoren sisäpuoliset nurkat ja pyöristä ne, jotka ovat jääneet teräviksi. Saatat huomata, että osa pyöristyksistä kannattaa siirtää Shell piirteen jälkeen, jotta saat kappaleen sisä ja ulkopuolelle haluamasi suuruiset nurkkapyöristykset. 13. Mallinna valettavaan muotoon tulevat viisteet piirrepuuhun pyöristysten jälkeen viimeiseksi. 14. Tuleeko kappaleeseen koneistuksia? Mallinna koneistettaviin pintoihin työstövarat. Työstövarojen täytyy olla piirrepuussa Shell piirteen jälkeen, mutta ennen pyöristyksiä. 15. Tarkista lopputulos Draft Analysis työkalulla. Draft Analysis työkalu laskee kappaleessa olevat hellitykset ja näyttää tuloksen väreinä. Jos kappaleessa on väärään suuntaan hellitettyjä, hellittämättömiä tai satulamaisia pintoja, etsi syy ja korjaa ongelma. Korjaa myös kaikki unohtamasi pinnat. Satulamaiset pinnat ovat kahteen suuntaan hellitettyjä pintoja, joissa ei ole selkeää nurkkakohtaa suunnan vaihtumisen kohdassa. 16. Jos kappaleessa oli koneistettavia pintoja, mallinna koneistukset piirrepuuhun viimeiseksi. Mallinna koneistetut muodot leikkaamalla ne kappaleen mallista pois. Mallinna myös ruuvikantojen taskut ja mahdolliset koneistettavat viisteet Tuula Höök Solids_3 3

4 Tavoitteet oppimiselle Shaft, Rib ja Multi sections Solid työkalujen käyttö kestomuottivalun suunnittelussa. Ruiskuvalu ja painevalukappaleiden suunnittelun peruslogiikka ja käsitteet: jakotaso, hellitys, nurkkapyöristys, mitoituksen perustaso Hellityksen asettaminen seinämään rautalankamallin avulla. Nurkkapyöristyksen tekeminen rautalankamallin avulla. Tangentiaalisesti jatkuvat muodot rautalankamallissa. Sekä pysty että vaakasuuntaan. Oikea mallinnusjärjestys: Ensin piirteet peräkkäin, sen jälkeen hellitykset, sen jälkeen pyöristykset ja viimeiseksi viisteitykset, jos ne kuuluvat valettavaan muotoon. Koneistettavaan muotoon kuuluvat viisteet mallinnetaan koneistettavan kappaleen malliin. Opiskeltavat CAD työkalut: Tilavuusmallinnus: Pad, Rib, Shaft, Multi sections Solid, Draft, Edge Fillet, Shell Pintamallinnus: Extruded Surface Muut: Draft analysis Arviointi Hylätty Opiskelija on tehnyt piirustuksen mukaisen CAD mallin luetelluilla työkaluilla Hyväksytty Opiskelija on tehnyt piirustuksen mukaisen CAD mallin luetelluilla työkaluilla 2 asteen hellitys oikeissa paikoissa ja oikeisiin suuntiin Järkevä pyöristys oikeissa nurkissa Esitettyä mallinnusjärjestystä on noudatettu niin pitkälle kuin mahdollista Rautalankapiirrokset on tehty tangentiaalisesti jatkuviksi Erinomainen Opiskelija on tehnyt piirustuksen mukaisen CAD mallin luetelluilla työkaluilla Kappaleen valmistusmateriaali on valittu ja hellitykset on valittu materiaalin perusteella Järkevä pyöristys oikeissa nurkissa Esitettyä mallinnusjärjestystä on noudatettu niin pitkälle kuin mahdollista Rautalankapiirrokset on tehty tangentiaalisesti jatkuviksi Tuula Höök Solids_3 4

5 CAD pikaopas Näillä työkaluilla mallinnetaan rautalankapiirros muiden työkalujen pohjaksi. Sketch Reference Elements Plane Aputaso on samanlainen taso kuin jokin perustasoista (xy, yz tai zx). Voit määritellä pisteet, joiden kautta taso kulkee ja antaa sille suunnan. Käytä aputasoa rautalankapiirroksen pohjana, jos edellisessä vaiheessa mallinnettuja seinämiä tai perustasoja ei ole mahdollista käyttää tähän tarkoitukseen. Jos Reference Elements valikko ei ole näkyvissä ruudulla, hae se valitsemalla View Toolbars Reference Elements Tuula Höök Solids_3 5

6 Insert Sketch Pad Pursottaa rautalankapiirroksena mallinnettua muotoaa asetetun matkan asetettuun suuntaan. Insert Surface Split Leikkaa tilavuuskappaleen pinnalla ja hävittää valitulla puolella pintaa olevan aineen. Pinnan on ympäröitävä yhtenäinen tilavuus ainetta tai pilkottava aine kahteen tai useampaan osaan. Jos leikkaavassa pinnassa on reikiä, leikkausoperaatio ei onnistu. Nuolet osoittavat leikkauksen jälkeen jäljelle jäävää ainetta kohti. Insert Dress Up Features Shell Tekee tilavuusmallista kuoren, jossa on tietty, parametrina annettu seinämänpaksuus. Valitsemasi seinämät poistuvat. Jos yhtään seinämää ei ole valittu, kappaleesta tulee ontto Tuula Höök Solids_3 6

7 Insert Sketch Rib Tuottaa tilavuusmallin kuljettamalla suljettua rautalankapiirrosta suljettua tai avointa rautalankapiirrosta pitkin. Insert Sketch Multi sections Solid Tuottaa tilavuusobjektin kahden tai useamman profiilin välille. Voit ohjata tilavuusmallin ohjauskäyrillä. Ohjauskäyrät ovat profiilien välille mallinnettuja rautalankapiirroksia. Ilman ohjauskäyriä luotu Multi section Solid etenee lyhintä reittiä profiilien välillä Tuula Höök Solids_3 7

8 Insert Sketch Shaft Pyöräyttää suljetun profiilin akselin ympäri muodostaen siitä pyörähdyssymmetrisen tilavuusmallin. Voit käyttää akselina rautalankapiirroksessa olevaa viivaa tai apuviivaa (keskiviivaa). Insert Dress Up Features Chamfer Tekee viisteen valittuun nurkkaan tilavuusobjektissa. Pyöristää valitut nurkat tilavuusobjektissa. Insert Dress Up Features Edge Fillet Tuula Höök Solids_3 8

9 Insert Dress Up Features Draft Kallistaa tilavuusobjektin seinämän valitun pinnan (neutraalielementin) suhteen. Neutraalielementti toimii kallistuksen saranana. Generative Shape Design tai Wireframe and Surface Design Insert Surfaces Extrude Pursottaa rautalankapiirroksella muotoillun pinnan lineaarisesti. Voit asettaa pursotukselle suunnan vektorilla (rautalankapiirroksessa oleva viiva tai kappaleen särmä). Jos suuntaa ei ole asetettu, pursotus etenee rautalankapiirroksen pohjatason normaalin suuntaan. Draft Analysis Näyttää hellitysten suuruudet eri väreillä. Kappaleen näkymäksi täytyy asettaa Shading with Material. Yleensä näkymä on Shading with Edges tai Shading. Työkalu ei löydy valikoiden kautta. Se on osa Analysis nimistä Toolbar ia Tuula Höök Solids_3 9