TEHTÄVÄ 1.1 PYÖRÄHDYSSYMMETRINEN KAPPALE

TEHTÄVÄ 1.1 PYÖRÄHDYSSYMMETRINEN KAPPALE Kuva 1: Harjoituksessa mallinnettava kappale kahdesta eri kuvakulmasta.

Tehtävä Tässä tehtävässä tutustutaan Siemens Solid Edge ST8 nimisen ohjelmiston ominaisuuksiin ja miten tällä 3D CAD-ohjelmalla voidaan mallintaa pyörähdyssymmetrinen kappale. Aloitus Käynnistä Solid Edge ST8 Windowsin Käynnistä-valikosta käyttäen solid edge -hakutermiä (Kuva 2). Kuva 2: Käynnistävalikko ja hakutermi. Kun ohjelma on käynnistynyt, valitse Create-valikosta ISO Metric Part. Tämä mahdollistaa yksittäisen osan mallintamisen käyttäen ISO-yksikköjärjestelmää päämittanaan millimetri. Ohjelmassa on kaksi päätapaa mallintaa osia, historia- ja piirrepohjainen menetelmä (Ordered) sekä historia- ja piirrepuuton menetelmä (Synchronous). Tällä kurssilla keskitymme piirrepohjaiseen tapaan, jotta ymmärtäisit paremmin CAD-ohjelmien tavan luoda geometriaa. 2 / 25

Ohjelma tarjoaa oletusarvoisesti Synchronous-menetelmää, mutta se voidaan vaihtaa klikkaamalla hiiren oikealla Syncronous-tekstin päälle ja valitsemalla Ordered valikosta (Kuva 3). Huomioi, että ohjelman otsikkorivissä lukee nyt Solid Edge ST8 - Ordered Part. Mallinnusmenetelmän vaihto Kuva 3: Valitaan Ordered työskentelymenetelmäksi. Jotta myös seuraavat tekemäsi mallit käyttäisivät Ordered-tyyppiä, valitse Menu, Solid Edge Options. Valitse Helpers-välilehti ja valitse kohta Ordered kentästä Start Part and Sheet Metal (Kuva 4). OK. Kuva 4: Oletusmallinnustavan muuttaminen. 3 / 25

Käyttöliittymästä Ohjelman osamallinnuksen käyttöliittymä on esitetty oheisessa kuvassa (Kuva 5). Ohjelman tärkeämmät osa-alueet ovat: Kuva 5: Ohjelman käyttöliittymä ja tärkeämmät osa-alueet. A. Piirrepuu; Kertoo mistä piirteistä käsillä oleva malli koostuu. B. Piirtämistyökalut; Työkalut, joilla voi piirtää sketchejä eli skissejä. C. Geometrian lisäämis- poistamis- ja muokkaustyökalut; Geometrian luomistyökaluja, vain mahdolliset työkalut aktiivisina, esim. geometrian poistoa ei voi tehdä, koska mallissa ei ole mitään luotua geometriaa. D. Piirteiden monistamistyökalut; Työkalut, joiden avulla voidaan monistaa tai peilata piirteitä. E. Tallennetut kuvakulmat; Mallin katsomiskuvakulmat ja työkalu, jolla mallia voi pyörittää näytöllä. F. Kuvakulman manipulointityökalut; G. Ohjelman ohjekenttä; Ohjeteksti käyttäjälle, vaihtuu aktiivisina olevien työkalujen mukaan. Seuraaminen erittäin suositeltavaa. H. Päävalikko; Ohjelman päävalikko asetus- ja talletustyökaluineen. 4 / 25

Kuvakulman liikuttaminen Kuvakulmaa voi muuttaa joko käyttämällä hiirtä ja näppäinkomentoja, tai valitsemalla työkaluja käyttöliittymän oikeasta alareunasta (osio E, Kuva 5). Pyörittäminen Rotate Pidä hiiren rullaa pohjassa ja liikuta hiirtä. Tämä mahdollistaa pyörittämisen tilavuuskeskipisteen ympäri. Käyttämällä Rotate ( ) työkalua kuvakulmaa voidaan pyörittää pääakselien (X, Y ja Z) avulla. Tasossa liikuttaminen Pan Pidä pohjassa hiiren rullaa ja SHIFT-näppäintä samanaikaisesti. Tämä mahdollistaa kuvan siirtämisen tasossa. Käyttämällä Pan ( ) työkalua voidaan lisäksi valita kaksi pistettä, joiden välisen etäisyyden mukaan voidaan siirtää kuvakulmaa. Suurentaminen Zoom Hiiren rulla toimii suurentamisessa, jolloin kuvakulma suurenee portaallisesti. Jos tarvitaan portaatonta suurennusta, pidä pohjassa hiiren rullaa ja CTRL-näppäintä ja liikuta hiirtä poispäin tai sisäänpäin. Suurentamista voidaan tehdä myös Zoom ( ) työkalun avulla. Sovittaminen Fit Kuvakulma voidaan sovittaa sopivaksi mallinnettavalle kappaleelle käyttämällä Fit ( ) työkalua. Paluu piirtämistasolle Sketch View Painamalla Ctrl + H tai valitsemalla Sketch View ( ) voidaan palata piirtämistasolle sketcheissä. 5 / 25

Geometrian luominen Tässä tehtävässä on tarkoitus mallintaa kolmiulotteisesti alla olevan työpiirustuksen mukainen kappale (Kuva 6). Kyseessä on pyörähdyssymmetrinen kappale, jossa on sisäpuolisia leikkauksia. Kuva 6: Mallinnettavan kappaleen työpiirustus. Perustasot Kytke perustasojen näyttäminen päälle laittamalla rasti ruutuun Base Reference Planes -kenttään (Kuva 7). Kuva 7: Perustasot laitettu näkyviin. 6 / 25

Perusmuodon luominen - Revolve Pyörähdyssymmetrisiä muotoja voidaan luoda Revolve-nimisellä työkalulla. Tässä työkalussa piirretään kaksiulotteinen sketchi, jonka avulla luodaan geometriaa pyöräyttämällä tätä sketchia pyörähdysakselin ympäri. Valitse Revolve ( ) Solids-ryhmästä (Alue C, Kuva 5). Työkalu avaa oman lisäkenttänsä piirrepuun viereen. Valitse Front-taso. Kuvakulma siirtyy kaksiulotteiseksi ja Sketch-tila avautuu. Tässä tilassa voidaan piirtää sketchejä, joita muut työkalut käyttävät geometrian luomisessa. Käyttäen Line ( ) työkalua (pitäisi olla aktiivisena), piirrä muoto kuten alapuolella (Kuva 8). Viivojen pituuksilla ei ole väliä, kunhan pisteiden määrä on oikea (pisteet 1-8). Katso myös, että pisteet 3 ja 4 tulisivat Z-akselille, sekä pisteet 1, 6 ja 8 X-akselille. Kuva 8: Piirretty muoto. Huomioi pisteiden 1, 3, 4, 6 ja 8 paikat (akseleilla). Revolve-työkalu tarvitsee myös pyörähdysaskelin. Valitse Axis of Revolution ( ) Draw-ryhmästä. Sitten valitse X-akseli, jolloin työkalu muuttaa sen pyörähdysaskeliksi (Kuva 9). Tätä symboloi katkoviiva. 7 / 25

Kuva 9: Axis of Revolution -työkalu aktiivisena, valitaan X-akselia. Nyt on tarvittava muoto muodostettu, seuraavaksi mitoitetaan. Kuvassa sivulla 6 näkyy ulkoisen muodon päämitat: halkaisijat 80 ja 45 sekä mitat 55 ja 100. Nämä samat mitat olisi hyvä saada myös sketchiin. Valitse Symmetric Diameter ( ) Dimension-ryhmästä. Valitse sitten äsken luotu pyörähdysakseli ja sitten ylempi vaakaviiva (Kuva 10). Siirrä kursoria tarvittaessa oikealle, jotta ohjelma tarjoaisi kuvassa näkyvää mitoitustapaa (mitta-arvolla ei ole väliä). Valitse sitten joku piste hiiren vasemmalle, jotta mitta syntyisi; anna arvon olla mitä se on (ENTER). Kuva 10: Halkaisijamitan luominen. 8 / 25

Seuraavaksi mitoitamme etäisyyden sketchin vasemmasta pystyviivasta oikeaan. Valitse Distance Between ( ) Dimension-ryhmästä. Sitten valitse vasen pystyviiva, oikea pystyviiva, paikka mitalle (Kuva 11) ja paina ENTER. Kuva 11: Valitsemassa paikkaa mitalle. Käyttäen Symmetric Diameter ja Distance Between -työkaluja, luo kuvassa näkyvät mitat (Kuva 12). Mitta-arvoilla ei ole väliä, ne muutetaan kohta oikeiksi. Kuva 12: Mitat paikoillaan, arvot muuttamatta. 9 / 25

Paina ESC, jottei mikään työkalu olisi aktiivisena (paitsi Select ). Seuraavaksi valitse mittoja ja anna niille oikeat arvot kuvan mukaan (Kuva 13). Mittoja kannattaa muuttaa pienemmistä lähtien, näin sketchi ei pääse kääntymään. Kuva 13: Valmis sketchi. Kun mitat on muutettu, hyväksy sketchi valitsemalla Close Sketch ( ). Ohjelma siirtyy takaisi 3D-maailmaan. Valitse Revolve-työkalun lisävalikosta 360 pyörähdys (Kuva 14) ja hyväksy piirre valitsemalla Finish. Paina ESC sulkeaksesi Revolve-työkalun. Tallenna mallisi (CTRL+S tai disketin kuvake). Kuva 14: Pyörähdysmäärän valitseminen. 10 / 25

Sisäpuolinen leikkaus - Revolved Cut Seuraavaksi leikkaamme kappaleeseemme sisäpuolisen leikkauksen. Ennen kuitenkin käännä kappale oletuskuvakulmaan painamalla hahmottamista. oikeassa alareunassa (Kuva 15). Tämä helpottaa ulottuvuuksien Kuva 15: Painamassa oletuskuvakulman kuvaketta. Valitse Revolved Cut ( ) Solids-ryhmästä. Sen jälkeen valitse Front-taso sketchaustasoksi (sama mitä käytit edelliseen piirteeseen). Ohjelma siirtyi Sketch-tilaan ja Line-työkalu on aktiivisena. Siirrä kursoria vasemmalle, kunnes se tarjoaa piste-viivalle kiinnitystä (Kuva 16). Kuva 16: Kursori vasemmalla, tarjoaa piste-viivalla kiinnitystä. 11 / 25

Aloita siitä kohdasta viivan piirtäminen ja piirrä samanlainen muoto kuin kuvassa (Kuva 17). Lopeta muodon piirtäminen oikealla piste-viivalla kiinnitykseen (lopeta viivan piirtäminen pisteen 9 jälkeen painamalla ESC tai hiiren oikeata). Mitoista ei tarvitse tässä vaiheessa huolehtia, kunhan muoto on sama. Kuva 17: Muoto piirretty, valitaan viimeistä pistettä (9). Koska kyseessä on pyörähdyssymmetrinen muoto, luo myös pyörähdysakseli (Axis of Revolution ) X-axselille. Seuraavaksi käyttäen Dimension-ryhmästä löytyviä Symmetric Diameter ( ) ja Distance Between ( ), luo kuvassa näkyvät mitat (Kuva 18). Mitta-arvoista ei tarvitse tässä vaiheessa kantaa huolta. Kuva 18: Luodut mitat. 12 / 25

Sketchissä on melkein kaikki tarvittavat mitat, vain yksi puuttuu. Valitse Angle Between ( ) Dimension-ryhmästä ja luo kulmamitta kuten kuvasta (Kuva 19) näkyy. Kuva 19: Luomassa kulmamittaa; vihreällä korostettu viiva valittu, valitsemassa keltaisella korostettua viivaa. Seuraavaksi anna mitoille oikeat arvot (Kuva 20) aloittaen taas pienemmistä arvoista (valitse mitta ja syötä uusi arvo). Mitan paikkaa voi siirtää ottamalla mitasta kiinni ja liikuttamalla uuteen paikkaan. Kuva 20: Valmis sketchi. 13 / 25

Hyväksy sketchi valitsemalla Close Sketch ( ). Seuraavaksi ohjelma kysyy, kumman puolen piirretystä sketchistä leikataan. Valitse niin, että nuoli osoittaa symmetria-akseliin päin (Kuva 21). Kuva 21: Valitaan leikkauksen suunta, tässä tapauksessa ylöspäin). Tämän jälkeen valitse, että leikkaus on 360 ( ), kuten edellisen Revolve-piirteen kanssa. Hyväksy piirre valitsemalla Finish. Mallisi pitäisi olla kuvassa näkyvän kaltainen (Kuva 22). Tallenna mallisi. Kuva 22: Malli kahden piirteen jälkeen. 14 / 25

Ulkopuolinen leikkaus - Revolved Cut Seuraavaksi teemme ulkopuolisen leikkauksen käyttäen samaa työkalua kuin edellisessä kohdassa. Valitse Revolved Cut ( ) ja valitse Front sketchitasoksi. Käyttäen Arc by 3 Points -työkalua (Kuva 23), piirrä kaari kappaleen yläreunaan kolmen pisteen avulla (Kuva 24). Kuva 23: Valitaan Arc by 3 Points työkalua Sketch-ryhmästä. Kuva 24: Piirtämässä kaarta; pisteet 1 ja 2 valittu, valitsemassa pistetä 3. Mitta-arvosta ei tarvitse tässä vaiheessa välittää. 15 / 25

Seuraavaksi luo pyörähdysakseli X-akselin paikalle Axis of Revolution ( ) -työkalulla. Valitse Smart Dimension ( ) Dimension-ryhmästä ja valitse äsken luoto kaari luodaksesi sädemitan (Kuva 25). Sitten käyttäen Symmetric Diamaeter ( ) -työkalua, luo mitta pyörähdysakselin ja kaaren pisteen välille (Kuva 26). Luo myös mitta kaaren keskipisteestä kappaleen reunaan (valittaaksesi kaaren keskipisteen, siirrä kursori ennen kaaren kohdalle, jolloin keskipiste tulee näkyviin, Kuva 27). Kuva 25: Luomassa sädemittaa Smart Dimension -työkalulla. Kuva 26: Luomassa halkaisijamittaa 25 -työkalulla; vihreällä korostettu askelsi valittu, valitsemassa keltaisella korostettua pistettä. Kuva 27: Luomassa mittaa kaaren keskipisteen ja kappaleen reunan välille. 16 / 25

Anna mitoille oikeat arvot (Kuva 28). Kuva 28: Valmis sketchi. Hyväksy sketchi ( ), valitse leikkauksen suunta (nuoli poispäin pyörähdysakselista), tee 360 ( ) leikkaus ja hyväksy piirre (Finish). Mallisi pitäisi nyt näyttää tältä (Kuva 29). Tallenna. Kuva 29: Mallin kolmen piirteen jälkeen. 17 / 25

Pohjaleikkaus - Cut Seuraavaksi tehdään kappaleen pohjaan pyöreä leikkaus. Valitse Cut ( ) Solids-ryhmästä ja valitse sketch-tasoksi Top. Ohjelma siirtyy Sketch-tilaan. Valitse Circle by Center Point ( ) Draw-ryhmästä ja piirrä ympyrä X-akselille. Käyttäen Smart Dimension ( ) -työkalua, mitoita kappale ja anna kuvassa näkyvät mitat (Kuva 30). Kuva 30: Piirretty ympyrä ja sen mitoitus. Hyväksy sketchi ( ). Muuta Cut-työkalun lisävalikosta leikkauksen tyypiksi Through Next ( ) ja valitse leikkauksen suunnaksi alaspäin (Kuva 31). Hyväksy piirre (Finish). Kuva 31: Leikkauksen suuntaa valitaan, tyypiksi muutettu Through Next. 18 / 25

Reikä - Hole Kappaleessa on neljä reikää. Ensin mallinnetaan yksi reikä ja sitten se monistetaan. Valitse Hole ( ) Solids-ryhmästä ja valitse kappaleen takapinta sketch-tasoksi (Kuva 32). Kuva 32: Takapinta valitaan sketch-tasoksi. Reikätyökalu on aktiivisena. Valitse Hole Options ( ) ja muuta reiän tyyppi, koko, pituus, pohjan kulma ja kierteen pituus kuten kuvassa (Kuva 33). Hyväksy arvot (OK). Kuva 33: Reiän arvot, korostettuja alueita muokattu. 19 / 25

Sijoita ympyrämäinen muoto Y-akselille Z-akselin alapuolelle. Käyttäen Circle by Center Point ( ympyrä, jonka keskipiste on koordinaatiston keskipisteessä ja joka loppuu äsken luodun ympyrämäisen muodon keskipisteeseen (Kuva 34). ), luo Kuva 34: Luomassa ympyrää keskipisteestä äsken luodun ympyrän (keltaisena) keskipisteeseen. Mitoita ympyrä Smart Dimensionilla ( ) ja anna arvoksi 62. Huomataan, että ympyrä ja reikää kuvaava muoto eivät ole yhdistetty. Valitse Connect ( ) Relate-ryhmästä ja valitse reikämuodon keskipiste sekä äsken piirretyn ympyrän kehä (Kuva 35). Nyt reikä on mitoitettu, sulje sketch ( ). Kuva 35: Connect työkalu aktiivinen, reiän muoto (vihreä) valittu, valitaan ympyrän kehää. 20 / 25

Työkalu näyttää esikatselun luodusta reiästä, jos muoto kunnossa, hyväksy piirre (Finish). Reiän monistaminen - Pattern Kappaleessamme tulee olla neljä reikää. Ne voisi tehdä samalla työkalulla kuin äsken, mutta on tehokkaampaa käyttää monistustyökaluja, tässä tapauksessa Patternia. Valitse Pattern ( ) Pattern-ryhmästä, äsken luotu piirre (Hole 1) piirrepuusta ja hyväksy valinta ( ). Valitse kappaleen takapinta (sama kuin reikää varten, Kuva 32) sketch-tasoksi. Valitse Circular Pattern ( ) Features-ryhmästä. Piirrä tällä työkalulla ympyrä keskipisteestä reiän keskipisteeseen ja valitaan suunta (Kuva 37). Kuva 36: Ympyrä koordinaatiston keskipisteestä reiän keskipisteeseen piirretty, valitaan monistamisen suunnaksi oikealle eli myötäpäivään (nuoli). Varmistu, että lisätyökalupalkissa on oikeat arvot, eli neljä monistettua piirrettä sovitettuna koko ympyrälle (Kuva 38). Kuva 37: Lisätyökalupalkki. 21 / 25

Hyväksy sketch ( ). Valitse tyypiksi Smart ( ) ja hyväksy piirre (Finish). Mallissasi pitäisi nyt olla neljä reikää (Kuva 39). Tallenna mallisi. Kuva 38: Malli monistettujen reikien luomisen jälkeen. Pyöristykset Round Mallista puuttuu vielä pari piirrettä. Ensiksi lisätään pyöristykset. Valitse Round ( ) Solids-ryhmästä. Valitse kuvassa näkyvä reuna ja aseta pyöristyksen arvoksi 4 mm (Kuva 43). Hyväksy piirre valitsemalla, Preview ja Finish. 22 / 25

Kuva 39: Pyöristettävä reuna valittu ja arvoksi asetettu 4 mm. Työkalu on vielä aktiivinen, lisätään toinenkin pyöristys. Valinnan helpottamiseksi muuta geometrian esitystavaksi Wire Frame Style-ryhmästä (Kuva 41). Kuva 40: Geometrian esitystavaksi valittu Wire Frame. Valitse kuvassa näkyvät reunat (yksi ulkoreuna ja yksi sisäreuna) ja aseta pyöristyksen arvoksi 2mm (Kuva 42). 23 / 25

Kuva 41: Pyöristettävät reunat valittu ja arvo annettu. Hyväksy piirre (, Preview, Finish) ja vaihda esitystapa takaisin Shaded with Visible Edges ( ). Viiste - Chamfer Mallista puuttuu vielä yksi viiste. Valitse Chamfer ( ) Solids-ryhmästä (Kuva 43). Kuva 42: Valitaan Chamfer Round-piirteen alta. Valitse kuvassa näkyvä reuna ja aseta arvoksi 1mm (Kuva 44). Hyväksy piirre ( ja Finish). 24 / 25

Kuva 43: Viiste luotu ja arvoksi annettu 1mm. Kolmiulotteinen malli on näin valmis (Kuva 45). Muistathan tallentaa valmiin mallisi! Kuva 44: Malli katsottuna kahdesta eri kulmasta. 25 / 25