Tilavuusmallinnus 2, pursotuksin ja pursotetuin leikkauspinnoin muotoiltuja kappaleita Tuula Höök Tampereen Teknillinen Yliopisto Ota piirustus solids_2_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 2 Tilavuusmallinnus Pad Pocket Slot Draft Edge Fillet Shell Pintamallinnus Extruded Surface Muotti Draft analysis Jos työkalujen käyttämisessä tulee ongelmia, avaa CATIAHelp ja yritä löytää ratkaisu sen avulla. Teoriatausta Teknisen valukappaleen suunnittelu Ruiskuvalukappaleen suunnittelu yleisesti Hellitykset Nurkkapyöristykset 23.2.2010 Tuula Höök Solids_2 1
Mallinnuksen vaiheet 1. Tutki mallinnettavan kappaleen piirustusta. Valitse jakotason paikka. Pääasiassa pursottamalla mallinnettavan kappaleen piirteet mallinnetaan hellitettyinä jakotasolta ylös ja alaspäin. Perusharjoitusten kappaleissa ei ole vastahellityksellisiä muotoja. Aseta jakotason kohdalle jokin mallinnusohjelmiston perustasoista: xy plane, yz plane tai zx plane 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. 2. Mallinna rautalankapiirros, joka seuraa piirustuksen mukaisesti kappaleen ulkomuotoja jakopinnan kohdalla. Mallinna jakopinnalta katsoen pystysuorat, kaarevat pinnat rautalankapiirroksiin tangentiaalisesti jatkuvina kaarina. Vältä pyöristämästä perusmuotoja Edge Fillet työkalulla. Käytä Edge Fillet työkalua ainoastaan pienimpien, prosessoinnin tai muotin työstämisen helpottamiseksi pyöristettyjen nurkkien mallintamiseen. 3. Pursota rautalankapiirros tilavuusmalliksi. Kestomuottivalukappaleeseen mallinnetaan hellitykset jakopinnalta ylös ja alaspäin. Voit asettaa hellityskulman (päästökulman) suoraan pursotukseen Drafted Filleted Pad työkalulla. Voit käyttää Draft työkaluja myös erikseen. CATIA sisältää muutaman erilaisen Draft työkalun, jotka on sijoitettu Insert Dress Up Features ja Insert Advanced Dress Up Features valikoihin. 4. 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 rautalankapiirrosten pohjatasoina ja mittaamisen lähtötasoina. Harkitse mitoituskohdat erityisen huolellisesti siinä tapauksessa, että suunnittelet kahta tai useampaa toisiinsa sovitettavaa komponenttia. 5. Harjoituskappaleen ylä ja/tai alareunat leikataan muotoonsa pursotetulla pinnalla. Mallinna pursotusta varten rautalankapiirros jakotasoon nähden kohtisuorassa asennossa olevalle tasolle. Pursota pinta ja käytä Insert Surface Based Features Split työkalua pursotetun tilavuusmallin leikkaamiseen. 6. Mallinna kaikki loput tarpeelliset pursotukset yksi kerrallaan samalla periaatteella kuin edellisessä kohdassa, myös reiät pursotetaan. Muista periaate jakopintaan (tai rautalankapiirroksen pohjana olevaan tasoon) nähden pystysuuntaisten kaarevien muotojen mallintamisessa. Jokaisen piirteen kohdalla on hyvä miettiä, kuinka se toteutetaan muotissa. Erityisesti tulee kiinnittää huomiota siihen, jatkaako uusi piirre muottipesän perusmuotoa vai tarvitaanko sitä varten kiinteä keerna. Kiinteän keernan tapauksessa tehdään päätös, kummalle puolen muottipesää se kiinnitetään. (Katso kuvat seuraavalla sivulla) 23.2.2010 Tuula Höök Solids_2 2
Kuva 1: Kappale, jossa on läpireikä, pohjareikä ruuvitornissa sekä kappaleen taustapuolelta keernoitettu kotelomainen muoto. Läpireiän keernan voi kiinnittää kumpaan muottipuoliskoon tahansa. Pohjarei ille ja kotelomuodoille ei ole kuin yksi kiinnitysmahdollisuus ja yksi mahdollinen hellityssuunta. Kuva 2: Eräs mahdollinen muottikonstruktio edellisen kuvan kappaletta varten. Kotelomuotoa varten on tehty erillinen kiinteä keerna. Läpireikä on keernoitettu samalta puolelta kuin kotelomuoto käyttäen suoraan muottipesään työstettyä keernamuotoa. Ruuvitornissa oleva reikä on keernoitettu keernatapilla muotin kiinteältä puolelta. Ruuvitornista tulee juuresta hyvin tukeva, koska hellitykset ovat eri suuntiin tornin ulko ja sisäpuolella. 7. 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. 8. Pyöristä kaikki kulmat, jotka vaativat valuteknisen pyöristyksen, pyöristyksen koneistamista varten tai jotka olet jostain muusta syystä havainnut järkeväksi pyöristää. Käytä Edge Fillet työkalua. Jos mahdollista, mallinna kaikki pyöristykset peräkkäin. 9. Jos tarpeen, käytä Shell työkalua tehdäksesi tilavuusmallista kuoren. Tarkista kuoren sisäpuoliset nurkat. Lisää niihin pyöristyksiä, jos havaitset tarpeelliseksi. Saatat huomata, että osa pyöristyksistä kannattaa siirtää Shell piirteen jälkeen, jotta saat kappaleen sisä ja ulkopuolelle haluamasi suuruiset nurkkapyöristykset. 10. Mallinna valettavaan muotoon tulevat viisteet piirrepuuhun pyöristysten jälkeen viimeiseksi. 11. Tuleeko kappaleeseen koneistuksia? Mallinna koneistettaviin pintoihin työstövarat. Työstövarojen täytyy olla piirrepuussa Shell piirteen jälkeen, mutta ennen pyöristyksiä. 12. Tarkista lopputulos Draft Analysis työkalulla. Draft Analysis työkalu laskee kappaleessa olevat hellitykset ja näyttää tuloksen väreinä. Jos kappaleessa on väärään suuntaan hellitettyjä, hellityksettömiä 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. 23.2.2010 Tuula Höök Solids_2 3
13. 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. Tavoitteet oppimiselle Tilavuusmallinnus pursotuksilla. Pursotetuilla pinnoilla muotoileminen. Ruiskuvalu ja painevalukappaleiden suunnittelun peruslogiikka ja käsitteet: jakotaso, hellitys, nurkkapyöristys, mitoituksen perustaso 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 ovat perustyökaluja, kuten: Tilavuusmallinnus: Pad, Pocket, Split, Chamfer, Draft, Edge Fillet 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 Erinomainen Opiskelija on tehnyt piirustuksen mukaisen CAD mallin luetelluilla työkaluilla Kappaleen valmistusmateriaali on valittu ja hellitykset on mallinnettu valinnan perusteella Järkevä pyöristys oikeissa nurkissa Esitettyä mallinnusjärjestystä on noudatettu niin pitkälle kuin mahdollista 23.2.2010 Tuula Höök Solids_2 4
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. 23.2.2010 Tuula Höök Solids_2 5
Insert Sketch Based Features Pad Pursottaa rautalankapiirroksena mallinnettua muotoaa asetetun matkan asetettuun suuntaan. Insert Sketch Based Features Pocket Pursottaa rautalankapiirroksena mallinnettua muotoaa asetetun matkan asetettuun suuntaan ja leikkaa samalla reiän jo olemassa olevaan tilavuusobjektiin. Insert Surface Based Features 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. 23.2.2010 Tuula Höök Solids_2 6
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. Insert Dress Up Features Chamfer Tekee viisteen valittuun nurkkaan tilavuusobjektissa. 23.2.2010 Tuula Höök Solids_2 7
Insert Dress Up Features Draft Kallistaa tilavuusobjektin seinämän valitun pinnan (neutraalielementin) suhteen. Neutraalielementti toimii kallistuksen saranana. Insert Dress Up Features Edge Fillet Pyöristää valitut nurkat tilavuusobjektissa. 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. 23.2.2010 Tuula Höök Solids_2 8
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. 23.2.2010 Tuula Höök Solids_2 9