Předloha CAD I TVORBA ODLITKU A JEHO OBROBENÍ

Transkript

1 Předloha CAD I TVORBA ODLITKU A JEHO OBROBENÍ CreoElements/Pro 5.0 Tvorba součásti, jejíž základ tvoří odlitek, kopíruje při modelování reálný výrobní postup. Ten je rozdělen do dvou základních kroků: 1) zhotovení neopracovaného odlitku tedy součásti, která vznikne odlitím do formy 2) zhotovení kompletní součásti tedy její dokončení pomocí operací obrobení (vrtání, frézování, ) Tento postup je potřeba dodržet i při modelování na počítači. Výsledkem práce tedy budou dva 3D modely (každý v samostatném souboru) prvním bude neobrobený odlitek, druhým pak finální podoba součásti se všemi obrobenými prvky. Následující předloha obsahuje operace, které by již měly být známy z předchozích cvičení. Proto již nejsou detailně popsány. Dále obsahuje i nové postupy. Ty jsou vždy v nadpisu kapitoly označeny (***nový postup***) a kapitola je popisuje detailně. 1. NEOPRACOVANÝ ODLITEK 1.1. Úvod Cílem této kapitoly je vytvoření odlitku dle následujícího obrázku. Při tvorbě modelu odlitku je třeba vždy vycházet z reálných možností a pravidel pro tvorbu forem a možností vyjmutí odlitku z formy. Tyto zásady musíme vždy respektovat při návrhu tvaru odlitku. Ten tedy nemůže být libovolný a jeho návrh by měla vždy doprovázet rozvaha o konstrukci formy. V našem případě bude forma ze třech dílů - díl č.1 spodek a vnitřek - díl č.2 polovina vnějšího tvaru s nálitkem - díl č.3 polovina vnějšího tvaru bez nálitku Z tohoto systému tedy bude dále vycházet tvar odlitku tedy hlavně způsob úkosů ploch a zaoblení hran, aby mohl být hotový odlitek vyjmut z formy.

2 1.2. Založení modelu - založíme nový soubor (new) - zvolíme typ part, sub-type solid - jméno viko_odlitek - potvrdíme OK - v dalším panelu zvolíme šablonu mmns_part_kst a potvrdíme OK 1.3. Základ odlitku příkaz Revolve Základem odlitku bude následující rotační součást: - spustíme příkaz Revolve - v nabídce Placement nadefinujeme skicu: - sketch plane: FRONT - reference: RIGHT - orientation: right Ve skicáři pak nakreslíme následující skicu: - svislá osa rotace je Geometry Centerline a je ukotvena na svislé referenci. Ostatní čáry jsou Line a spodní vodorovná čára je ukotvena na vodorovné referenci. Poznámka: Ukotvení čar k referencím je důležité pro jednoznačnou polohu tělesa vůči rovinám Right a Top, které jsou pak použity v další konstrukci. - ukončíme skicář a dokončíme operaci Revolve rotací o 360º Vnitřní dutina příkaz Shell (***nový postup***) Pokud potřebujeme vytvořit v tělese vnitřní dutinu, která přesně kopíruje vnější tvar, lze použít příkaz Shell (skořepina). Najdeme ho například v menu Insert. - spustíme příkaz Shell - nastavíme tloušťku stěny skořepiny - zde je 5 - nastavíme směr tvorby stěny: ten udává, zda se stěna skořepiny vytvoří od stávajícího vnějšího tvaru dovnitř nebo ven zde bude dovnitř Další nastavení jsou přístupná po rozbalení záložky References. Tady můžeme zvolit plochy, na kterých nebude skořepina vytvořena (Removed Surfaces) a plochy s odlišnou tloušťkou stěny (Non-default thickness).

3 Na tomto tělese se skořepina nemá vytvořit na horní a dolní kruhové ploše. - klikneme do pole Removed Surfaces abychom aktivovali tuto volbu - klikneme na horní kruhovou plochu na tělese (označí se růžově) - při stisknutém CTRL následně vybereme i dolní kruhovou plochu vpravo Výsledek je obrázku vpravo. Poznámka: Podobným způsobem můžeme i v poli Non-default thickness označit plochy a přiřadit jim jinou tloušťku stěny. Toto ale v našem případě neprovádíme Spodní čtvercová část příkaz Extrude V této části přidáme k tělesu spodní čtvercovou část. - spustíme příkaz Extrude - v nabídce Placement nadefinujeme skicu: - sketch plane: TOP - reference: RIGHT - orientation: right Ve skicáři pak nakreslíme následující skicu: Poznámka: doporučuje se přejít na nevystínované zobrazení (např. Wireframe) z důvodu lepšího přehledu ve skice - nakreslíme svislou a vodorovnou osu souměrnosti (čára Centerline), obě prochází středem tělesa a jsou kotveny na svislou a vodorovnou referenci - nakreslíme obdélník (buď ze čtyřech úseček nebo příkazem Rectangle) - vazbou Equal nastavíme shodnou délku stran (z obdélníku je čtverec) - vazbou Symmetric vycentrujeme čtverec podle vodorovné osy a následně i podle svislé osy - zakótujeme rozměr čtverce na příkazem Use zkopírujeme hranu vnitřní válcové dutiny v tělese, aby ve čtverci vznikl kruhový otvor kopírující vnitřní dutinu tělesa - ukončíme skicář Dokončíme příkaz Extrude - nastavíme výšku vysunutí na hodnotu 8 - směr vysunutí je od stávajícího tělesa, tedy tak, aby nová hmota neprorostla do válcové části Tímto je hotový základní tvar tělesa. Poznámka: Před tvorbou dalších detailů modelu se doporučuje upravit tento základní tvar dle zásad pro zaformování tedy vytvoření úkosů (zešikmení ploch). Některé detaily by totiž mohly bránit jeho provedení. Typickým příkladem je zaoblení je dobré si zapamatovat, že udělat úkos na ploše, která končí zaoblením většinou nelze, ale zaoblit hranu na ploše s úkosem jde bez problémů. Je tedy velmi vhodné provádět úkos na plochách průběžně při tvorbě tělesa a pak teprve dokončit na tělese detaily.

4 1.6. Úkos příkaz Draft (***nový postup***) Základním pravidlem pro zaformování je, že při vyjímání výrobku z formy se musí mezera mezi stěnou výrobku a formou zvětšovat. Z tohoto tedy plyne, že vnitřní válcové části odlitku nemohou zůstat válce, ale musí to být vlastně kužele. Protože se forma vyjímá směrem dolů (viz schéma v úvodu), musí se vnitřní válcové plochy zužovat směrem k hornímu otvoru. Nejprve zúžíme spodní vnitřní válcovou část: - spustíme příkaz Draft (například v roletě Insert) - rozvineme záložku References - v poli Draft surfaces je plocha (nebo i více ploch), na kterých provádíme úkos - klikneme do tohoto pole, abychom aktivovali volbu - klikneme na vnitřní válcovou plochu v tělese (označí se barevně) - v poli Draft hinges se určuje pant, tedy místo, kde úkos začíná. Nejjednodušším pantem je plocha kolmá na plochu s budoucím úkosem - klikneme do tohoto pole, abychom aktivovali volbu - klikneme na spodní čtvercovou plochu na tělese - to bude pant pro tento případ - nastavíme hodnotu úhlu úkosu zde na 2º - nastavíme směr úkosu zde tak, aby se válec zužoval směrem k hornímu otvoru Shodným způsobem zúžíme i otvor v horním nálitku - spustíme znovu příkaz Draft - rozvineme záložku Reference - do Draft surfaces vybereme vnitřní válcovou plochu díry v nálitku - Draft hinges (tedy pant) bude vnitřní kruhová plocha tvořící strop velké vnitřní válcové dutiny - úhel úkosu opět 2º - směr úkosu tak, aby se díra zužovala směrem k hornímu otvoru Výsledkem těchto operací je tedy změna vnitřních válcových ploch na kuželové se směrem zúžení k hornímu otvoru. Výsledek se dá zkontrolovat při nevystínovaném modelu. Mělo by být jasně vidět, jak se hrany vnitřních ploch zužují.

5 1.7. Úkos příkaz Draft složitější varianta (***nový postup***) V některých případech je úkos složitější, protože plochu je třeba rozdělit na části a každou část ukosit zvlášť. Příkladem může být čtvercová část našeho tělesa. Vzhledem k tomu, že v horní části je forma ze dvou polovin, musí být čtvercová část uprostřed nejtlustší a zužovat se souměrně ke dvěma protilehlým stranám. Aby příkaz Draft mohl pracovat tímto způsobem, musí existovat v místě dělení plochy rovina, podle které se plocha rozlomí na dvě části. Tato rovina bude označena jako pant. V našem případě je to rovina Right. - spustíme příkaz Draft - (*) Rozvineme záložku Reference - do Draft surfaces vybereme horní čtvercovou plochu - jako Draft hinges (tedy pant) vybereme rovinu Right Nyní musíme plochu rozlomit v místě pantu - rozvineme záložku Split - ve Split options vybereme Split by draft hinde (tj. dělení dle pantu) - v Side options nastavíme Draft sides dependently (obě části budou závislé - tedy ukosené shodným úhlem) Zakončíme příkaz Draft s následujícími parametry - úhel opět 2º - směr tak, aby se plocha k okrajům zužovala - ukončíme zeleným zatržítkem Shodným způsobem musíme ukosit i obě horní kruhové plochy. Protože mají obě shodný pant, lze je ukosit najednou. - spustíme příkaz Draft - dále postupujeme naprosto shodně jako v předchozím kroku (v textu lze postupovat od místa označeného (*). Jedinou změnou je výběr ploch pro ukosení. Do pole Draft surfaces vybereme postupně při stisknutém CTRL obě horní kruhové plochy. Poznámka 1: Přehled ploch vybraných pro úkos lze zobrazit kliknutím na tlačítko Details vedle zeleného pole Draft surfaces Poznámka 2: kruhové plochy mají shodný pant i s horní čvercovou plochou, kterou jsme ukosili v minulém kroku. Všechny tři plochy tedy mohly být ukoseny současně v jednom příkazu Draft. Zde byla čtvercová plocha ukosena odděleně jen pro větší srozumitelnost postupu.

6 Pro správné zaformování je třeba ukosit ještě dvě boční plochy čtvercové části. Postup bude opět velmi podobný, plochy je třeba opět rozdělit podle téhož pantu - roviny Right. - spustíme příkaz Draft - do Draft surfaces vybereme postupně obě boční plochy kolmé na rovinu Right - jako Draft hinges (tedy pant) vybereme rovinu Right - rozvineme záložku Split - ve Split options vybereme Split by draft hinge - v Side options nastavíme Draft sides dependently - úhel opět 2º - směr tak, aby se plocha k okrajům zužovala - ukončíme zeleným zatržítkem 1.8. Zaoblení rohů čtvercové části příkaz Round Protože na čtvercové části jsou již úkosy, můžeme nyní zaoblit její rohy. Poznámka: Obráceně by to nešlo, protože zaoblené rohy by bránily úkosu bočních ploch. - spustíme příkaz Round - vybereme postupně čtyři rohové hrany - nastavíme hodnotu zaoblení na Boční nálitek příkaz Extrude Nálitek přesahuje hranu tělesa a končí 55mm od středu tělesa. Pro jeho konstrukci je vhodné vytvořit nejprve v tomto místě rovinu. Ta bude paralelní s rovinou Right a vzdálená od ní 55mm. - vytvoříme rovinu DTM1 např. Insert Model Datum Plane - jako referenci zvolíme rovinu Right - hodnotu Offset nastavíme na 55 Tuto rovinu nyní použijeme pro skicu nálitku - spustíme příkaz Extrude - v nabídce Placement nadefinujeme skicu - sketch plane: DTM1 - reference: FRONT - orientation: left - ve skicáři nakreslíme kružnici průměr 25 se středem v ose tělesa a vzdáleném 15 od dolní plochy tělesa - ukončíme skicář Dokončíme příkaz Extrude - zvolíme zakončení Extrude to selected point, curve, plane or surface - jako plochu pro zakončení zvolíme vnější válcovou plochu tělesa - ukončíme zeleným zatržítkem

7 Dále do nálitku vyvrtáme soustřednou díru - spustíme příkaz Hole - rozvineme záložku Placement Poznámka: soustředná díra se volí trochu atypicky. Jako první musí být vybrána osa soustřednosti a pak teprve plocha, kde díra začíná - vybereme osu nálitku - při stisknutém CTRL vybereme kruhovou plochu čela nálitku (obě volby jsou tedy v poli Placement) - nastavíme průměr díry na 15 a zakončení Drill to selected point, curve, plane or surface - jako plochu pro zakončení zvolíme tentokrát vnitřní válcovou stěnu dutiny v tělese. - ukončíme zeleným zatržítkem Válcové plochy nálitku (vnější plochu i vnitřní plochu otvoru) musíme opět přizpůsobit zaformování, znovu tedy musíme použít úkos. - spustíme příkaz Draft - do Draft surfaces vybereme vnější válcovou plochu nálitku - při stisknutém CTRL přidáme i vnitřní válcovou plochu díry v nálitku - jako Draft hinges (pant) vybereme rovinu na čele nálitku tedy DTM1 - úhel 2º - směr nastavíme tak, aby se vnější plocha nálitku rozšiřovala směrem k tělesu - zakončíme zeleným zatržítkem Tímto je model tělesa odlitku prakticky hotový, zbývá pouze dokončit tvar tak, aby byly splněny podmínky pro zaformování všechny hrany uvnitř formy musí být zaoblené Zaoblení hran příkaz Round Při zaoblování hran může vzniknout problém na styku dvou zaoblení tedy v různých rozích. Aby se tyto problémy minimalizovaly, je vhodné u sousedících hran dodržet následující pravidlo: - nejprve zaoblit ty hrany, kde zaoblení hmota ubude tedy vnější hrany - pak zaoblit hrany, kde zaoblením hmota přibude tedy koutové hrany - na sebe navazující hrany (tedy hrany tvořící obvod nějaké plochy) zaoblit najednou - spustíme příkaz Round - nastavíme radius na 2 - vybereme postupně všechny vnější hrany: - hrany tvořící smyčku na vrchní straně čtvercové části - obě poloviny kruhové hrany na vrchu válcové části - obě poloviny vnější kruhové hrany na horním nálitku - vnější kruhovou hranu na konci bočního nálitku - kruhovou hranu otvoru na vnější straně bočního nálitku

8 Tím jsme zaoblili všechny vnější hrany a můžeme pokračovat zaoblením hran koutových. - spustíme znovu příkaz Round - nastavíme radius na 2 - vybereme postupně všechny koutové hrany - celou smyčku hran mezi válcovou a čtvercovou částí - celou smyčku hran okolo bočního nálitku - obě poloviny hrany na spodku horního nálitku Poznámka: Zaoblení jednotlivých smyček hran šlo pochopitelně udělat i samostatnými příkazy. Tedy např. hrana okolo horního nálitku mohla být zaoblena samostatně. Pokud je tvar hodně složitý lze takovéto rozdělení do více kroků doporučit, lépe se pak hledají eventuelní chyby bránící provedení příkazu. Nyní jsou z vnější strany tělesa všechna zaoblení hotová. Ještě zbývá zaoblit hrany ve vnitřní dutině. Zde se budou zaoblovat pouze dvě kruhové hrany ohraničující kruhovou plochu na horní straně dutiny. Na jedné hraně se hmota přidává, na druhé ubírá. Protože se hrany ale nikde nestýkají, lze toto zaoblení udělat najednou. - spustíme znovu příkaz Round - nastavíme rádius na 2 - vybereme postupně obě kruhové hrany na vnitřní horní ploše dutiny (tedy hranu mezi boční a horní stěnou dutiny a hranu okolo otvoru v horním nálitku) Toto byla poslední operace, odlitek je hotový. Uložíme (roleta File Save) a můžeme okno s odlitkem uzavřít (roleta File Close Window) 2. FINÁLNÍ MODEL - OPRACOVANÝ ODLITEK 2.1. Úvod Opracování odlitku se provádí v novém samostatném souboru. Výsledkem tedy budou dva modely původní neopracovaný odlitek v jednom souboru (ten již máme hotový a uložený) a obrobený finální výrobek v souboru druhém. Ten nyní založíme Založení modelu - založíme nový soubor (new) - zvolíme typ part, sub-type solid - jméno viko_obrobek - potvrdíme OK - v dalším panelu zvolíme šablonu mmns_part_kst a potvrdíme OK

9 2.3. Vložení hotového odlitku do nového modelu (***nový postup***) Hotový odlitek uložený v souboru vložíme do nového modelu jako sdílená data. - roleta Insert Shared data Merge/Inheritance - klikneme na ikonu otevření panelu pro výběr souboru - vybereme soubor s odlitkem a panel ukončíme tlačítkem Open - model odlitku se nám zobrazí v náhledovém okně a otevře se panel External Merge Tento panel slouží k definici zakotvení vkládaného modelu v prostoru. To se provádí pomocí vazeb (Constraint). Nejjednodušší způsob zakotvení je volba default (ta sesouhlasí roviny Front, Right a Top vkládaného tělesa se shodnými rovinami nového modelu. - v panelu rozbalíme roletku Constraint type - zvolíme položku Default - panel zavřeme zeleným zatržítkem Poznámka: o dalších typech vazeb se dozvíte více v předmětu CAD II Tímto jsme nadefinovali vše potřebné. - zakončíme celý příkaz zeleným zatržítkem vpravo nahoře Odlitek se nyní zobrazí přímo v hlavním okně. Ve stromě modelu je veden jako jeden kompaktní díl External Merge id xxx Obrobení Na operace obrobení nejsou žádné speciální příkazy. Používáme standardní operace Extrude, Revolve, Hole,.. pomocí kterých odebíráme z odlitku materiál. Poznámka: tyto operace v reálu představují opracování ploch např. pro montáž navazujících dílů Spodní dosedací plocha víka - Revolve Spodní plochu víka celou snížíme o 0,5 mm a vyrobíme do ní válcové zahloubení průměr 90mm a hloubka 2mm. - spustíme příkaz Revolve - v nabídce Placement nadefinujeme skicu: - sketch plane: RIGHT - reference: TOP - orientation: top - skica je následující: - svislá osa rotace je Geometry Centerline a je ukotvena na svislé referenci ose tělesa - ostatní čáry jsou Line - spodní vodorovná úsečka je vazbou Coincident ztotožněna se spodní hranou tělesa - kóta 90 je průměr válcového zahloubení, průměr 150 je jen pro odebrání materiálu ze zbytku plochy - může to být cokoliv většího než rozměr tělesa - ukončíme skicář - nastavíme odebrání materiálu, úhel rotace na 360 a zakončíme příkaz zeleným zatržítkem

10 Horní nálitek Revolve Dosedací plochu horního nálitku srovnáme do roviny odebereme 2,5mm od vrchu tělesa. Postup je tentýž jako ve , pouze skica bude jiná. - svislá osa rotace je Geometry Centerline a je ukotvena na svislé referenci ose tělesa - ostatní čáry jsou Line - tvoří obdélník - pravá svislá čára je vazbou Coincident ztotožněna s bodem nálitku - horní vodorovná úsečka je vazbou Coincident ztotožněna s horní vodorovnou hranou na nálitku (hrana rozlomení plochy v dělící rovině) - ukončíme skicář - nastavíme odebrání materiálu, úhel rotace na 360 a zakončíme příkaz zeleným zatržítkem Boční nálitek Revolve Dosedací plochu bočního nálitku obrobíme rovněž o 2,5mm. Postup opět prakticky totožný. Opět můžeme použít příkaz Revolve rozdíly: - sketch plane: FRONT - osa rotace je vazbou Coincident ukotvena na osu nálitku Závity v otvorech nálitků Hole V obou nálitcích do jejich otvorů uděláme soustřednou díru se závitem M18x1. Díra bude skrz celý nálitek, závit bude do hloubky 10mm od čela nálitku. Nejprve horní nálitek: - spustíme příkaz Hole - rozvineme záložku Placement - vybereme osu horního nálitku - při stisknutém CTRL vybereme kruhovou plochu čela horního nálitku - nastavíme parametry otvoru závit M18x1 - zakončení díry skrz vše tedy volba Drill to intersect with all surfaces - v záložce Shape nastavíme délku závitu na hodnotu 10 - ukončíme zeleným zatržítkem Boční nálitek: Tentýž postup jako pro nálitek horní, jen volba zakončení díry nemůže být skrz vše, protože by díra prošla i protilehlou stěnou odlitku. Díru musíme zakončit někde uvnitř vnitřní válcové dutiny. Volíme tedy zakončení Drill to selected point, curve, plane or surface a jako zakončovaní plochu zvolíme buď vnitřní válcovou stěnu nebo třeba rovinu Right procházející středem tělesa.

11 Čtyři otvory M8x1 ve čtvercové ploše Hole + Pattern Nejprve jeden otvor - příkaz Hole - výchozí plocha pro otvor je spodní plocha tělesa - umístění Linear - Offset Reference jsou roviny Right a Front, tedy roviny procházející svislou osou tělesa - vzdálenost od obou je shodně 40 - závit M8x1 - zakončení díry skrz vše - v záložce Shape délka závitu také skrz tedy Thru Thread - zakončíme zeleným zatržítkem Zbylé díry vytvoříme nejjednodušeji jako Pattern díry právě vyrobené - ve stromě tělesa klikneme pravým tlačítkem na právě vytvořenou díru - z nabídky vybereme Pattern - v první levé roletce zvolíme typ patternu Axis - jako osu vybereme svislou osu procházející středem tělesa - počet prvků 4, úhel přírůstku 90 (nebo celkový úhel 360 ) - zakončíme zeleným zatržítkem Tímto je práce dokončena. Výsledek by měl vypadat následovně: Zbývá model uložit (Save).