Konstrukce elektronických zařízení 1. díl

Transkript

1 Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Konstrukce elektronických zařízení 1. díl Návrh průmyslových zařízení s využitím CAD systémů učební text Petr Vaculík Ostrava 2012

2 Recenze: Ing. Aleš Havel Název: Návrh průmyslových zařízení s využitím CAD systémů Autor: Ing. Petr Vaculík, Ph. D. Vydání: první, 2012 Počet stran: 100 Náklad: xx Studijní materiály pro studijní obor Měřicí a řídicí technika Fakulty elektrotechniky a informatiky Jazyková korektura: Mgr. Petra Martinková Určeno pro projekt: Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název: Inovace oboru Měřicí a řídicí technika na FEI, VŠB - TU Ostrava Číslo: CZ.1.07/2.2.00/ Realizace: VŠB Technická univerzita Ostrava Projekt je spolufinancován z prostředků ESF a státního rozpočtu ČR Ing. Petr Vaculík, Ph.D. VŠB Technická univerzita Ostrava ISBN xxxx

3 POKYNY KE STUDIU Konstrukce zařízení průmyslové elektroniky Pro předmět Konstrukce zařízení průmyslové elektroniky 3. semestru oboru Měřicí a řídicí technika jste obdrželi studijní balík obsahující: integrované skriptum pro distanční studium obsahující i pokyny ke studiu; harmonogram průběhu semestru a rozvrh prezenční části; rozdělení studentů do skupin k jednotlivým tutorům a kontakty na tutory; kontakt na studijní oddělení. Prerekvizity Pro studium tohoto předmětu nejsou požadovány žádné prerekvizity. Tento předmět má za cíl Absolvováním předmětu student získá znalosti umožňující dobrou orientaci v principech konstrukce zařízení průmyslové elektroniky, schopnost samostatné analýzy konstrukce elektronických zařízení a umí aplikovat získané poznatky při praktickém návrhu konkrétního elektronického zařízení. Získané poznatky tvoří součást všeobecných znalostí elektroinženýra, zejména, je-li zaměřen na vývoj a aplikace systémů průmyslové elektroniky. Předkládané skripta mají za cíl seznámit studenta se základními pojmy při navrhování průmyslových zařízení s využitím CAD systémů. Po prostudování modulu by měl student být schopen samostatné práce s návrhovým programem AD Inventor. Tyto skripta slouží jako doplňkový studijní text k přednáškám a cvičením zaměřeným na moderní konstruování zařízení průmyslové elektroniky s podporou 3D CAD softwaru. Tyto skripta přispějí k rozvoji osobnosti studenta, rozšíření jeho obzoru znalostí a dovedností s 3D CAD konstruováním, a tím i lepšího uplatnění na trhu práce. Pro koho je předmět určen Modul je zařazen do magisterského studia oborů Měřicí a řídicí technika studijního programu Elektrotechnika, ale může jej studovat i zájemce z kteréhokoliv jiného oboru, pokud splňuje požadované prerekvizity. Skriptum se dělí na části, kapitoly, které odpovídají logickému dělení studované látky, ale nejsou stejně obsáhlé. Předpokládaná doba ke studiu kapitoly se může výrazně lišit, proto jsou velké kapitoly děleny dále na číslované podkapitoly, a těm odpovídá níže popsaná struktura. Při studiu každé kapitoly doporučujeme následující postup: Čas ke studiu: xx hodin Na úvod kapitoly je uveden čas potřebný k prostudování látky. Čas je orientační a může vám sloužit jako hrubé vodítko pro rozvržení studia celého předmětu či kapitoly. Někomu se čas může zdát příliš dlouhý, někomu naopak. Jsou studenti,

4 kteří se s touto problematikou ještě nikdy nesetkali a naopak takoví, kteří již v tomto oboru mají bohaté zkušenosti. Cíl: Po prostudování tohoto odstavce budete umět popsat... definovat... vyřešit... Ihned potom jsou uvedeny cíle, kterých máte dosáhnout po prostudování této kapitoly konkrétní dovednosti, znalosti. Výklad Následuje vlastní výklad studované látky, zavedení nových pojmů, jejich vysvětlení, vše doprovázeno obrázky, tabulkami, řešenými příklady, odkazy na animace. Shrnutí pojmů 1.1. Na závěr kapitoly jsou zopakovány hlavní pojmy, které si v ní máte osvojit. Pokud některému z nich ještě nerozumíte, vraťte se k nim ještě jednou. Otázky 1.1. Pro ověření, že jste dobře a úplně látku kapitoly zvládli, máte k dispozici několik teoretických otázek. Úlohy k řešení 1.1. Protože většina teoretických pojmů tohoto předmětu má bezprostřední význam a využití v praxi, jsou Vám nakonec předkládány i praktické úlohy k řešení. V nich je hlavní význam předmětu a schopnost aplikovat čerstvě nabyté znalosti při řešení reálných situací hlavním cílem předmětu. Klíč k řešení Výsledky zadaných příkladů i teoretických otázek výše jsou uvedeny v závěru učebnice v Klíči k řešení. Používejte je až po vlastním vyřešení úloh, jen tak si samokontrolou ověříte, že jste obsah kapitoly skutečně úplně zvládli. Úspěšné a příjemné studium s touto učebnicí Vám přeje autor výukového materiálu Petr Vaculík

5 o 1. MODERNÍ PROSTŘEDKY PRO NÁVRH PRŮMYSLOVÝCH ZAŘÍZENÍ 1.1. Historie, rozdělení a vlastnosti CAD systémů Čas ke studiu: 1 hodina Cíl: Po prostudování tohoto odstavce budete umět: definovat CAD systémy a základní zkratky v CAD systémech; popsat historii vývoje CAD systémů; definovat vlastnosti moderních CAD systémů. CAD Výklad Zkratka CAD pochází z anglického názvu Computer Aided Design, který lze volně přeložit jako počítačová podpora v oblasti konstruování. Jedná se tedy o využití specializovaných grafických programů v konstrukci. Ve své nejjednodušší podobě lze CAD systém považovat za náhradu kreslícího prkna (využití CAD systému však přináší nesrovnatelně efektivnější práci). Výstupem CAD systémů jsou data v digitální podobě, ať již ve formě 2D výkresů nebo 3D modelů. CAD systémy lze rozdělit do dvou základních skupin. První skupinu tvoří takzvané 2D systémy, které umožňují tvorbu výkresové dokumentace a ve své podstatě nejlépe odpovídají definici "náhrada kreslícího prkna". Mezi nejznámější 2D CAD systémy patří bezesporu produkt společnosti Autodesk, který nese název AutoCAD. Jedná se o produkt, který si i v dnešní době ústupu 2D systémů drží významnou pozici na trhu. Jeho rozšířenost dokazuje i fakt, že si mnoho lidí představí pod pojmem CAD právě AutoCAD. Druhou skupinu CAD systémů tvoří 3D systémy, které v současné době čím dál více nahrazují méně produktivní 2D řešení. Výstupem 3D CAD systémů není již pouze výkresová dokumentace, ale kompletní 3D model součásti, popřípadě sestavy součástí. Moderní CAD systémy nabízí uživateli čím dál větší množství různých nástrojů, které zlepšují efektivitu a kvalitu jeho práce. [1] Historie CAD systémů Jako počátek celé historie CAD programů se uvádí konec 60. let a začátek 70. let. Velké letecké, automobilové a elektrotechnické společnosti se snažily upevnit svou pozici na trhu a hledaly tak i novou cestu pro vývoj, konstrukci a výrobu. Mezi ty největší patřily Boeing, Douglas Aircraft, Renault, General Motors, Ford, General Electric, Bell a další. Tyto společnosti si uvědomovaly, že bez počítačů to nepůjde, i když tehdejší představa o CAD programech a počítačích se od dnešního stavu

6 výrazně lišila. Obvyklé vybavení firem představovaly sálové počítače, které svou cenou výrazně překračovaly tehdejší poměry a počítače v domácnostech prakticky neexistovaly. První CAD programy byly určeny především pro vnitřní potřebu společností, pro které vznikaly, ne pro další prodej. Až později s rychlým vývojem a širší dostupností počítačů začaly vznikat firmy, jejichž hlavním předmětem podnikání byla tvorba programů na zakázku a pro opakovaný prodej. Tyto programy si postupem doby našly cestu takřka do všech odvětví průmyslu a podstatně jej zefektivnily. [2] Všechny tyto první CAD programy operovaly pouze v prostředí 2D. Přesto byly pro jejich tvůrce velmi cennými nástroji, které jim zajišťovaly náskok před konkurencí. Z této doby je například zajímavá historie vzniku jednoho dnes komerčně velmi úspěšného CAD systému, který vznikl tak, že francouzská letecká společnost Avions Marcel Dassault zakoupila od firmy Lockheed licenci na zdrojový kód softwaru CADAM a v roce 1977 začala vyvíjet vlastní již 3D CAD, zvaný CATIA (Computer Aided Three Dimensional Interactive Application). [1] o Užívané zkratky CAD systému v oblasti elektro a strojírenství CAD (Computer Aided Design) navrhování s užitím počítače CAM (Computer Aided Manufacturing) počítačem podporované řízení CAE (Computer Aided Engineering) projektování pomocí počítače PCB (Printed Circuit Boards) desky plošných spojů EDA (Electronic Design Automation) automatizovaný návrh elektronických obvodů Nejznámější CAD programy Obecné 2D CAD systémy AutoCAD Microstation SketchUp TurboCAD Specializované strojírenské a elektrotechnické CAD systémy Strojírenství: CATIA Inventor Pro/Engineer Solid Edge SolidWorks Elektrotechnika: OrCAD ProfiCAD Racal/Redac EAGLE

7 Vlastnosti moderních CAD aplikací parametrické modelování objemové modelování interaktivní modelování ploch vytváření montážních sestav ze součástí nebo podsestav správa velkých sestav a editace modelu přímo v sestavě obousměrná parametrická asociativita - modifikování parametrů se promítá do všech navazujících parametrů, např. geometrie modelů, výrobních výkresů atd. knihovny normalizovaných a uživatelsky definovaných součástí a materiálů automatická tvorba výkresové dokumentace a dalších dokumentů (kusovníky a soupisky materiálů) import a export dat pro výměnu s jinými CAD systémy výpočty hmotností, momentů setrvačnosti součástí a sestav simulace, analýzy (pevnostní, kinematické, dynamické) a optimalizace modelů, sestav a konstrukčních prvků (např. svárů) validace a verifikace kolizních stavů konstrukce nástroje pro vedení kabelů a potrubí, návrh svářenců, ocelových konstrukcí, plechových, lisovaných, vstřikovaných a odlévaných dílů renderování a animace pro prezentaci modelů a sestav [2] Internetové aplikace a volně přístupné programy pro podporu návrhu elektronických zařízení Semisel (Semikron Semiconductor Selection) je software pro interaktivní výpočet výkonových ztrát a teplot při použití výkonových polovodičů Semikron. Program umožňuje řešení následujících úloh: Ready Assembled Stacks (výběr polotovaru měniče Semikron), Step by Step Design (krok za krokem k výběru výkonového polovodičového modulu, chladiče, ztrátového výkonu a teplot v obvodu), Device Proposal, Driver Select Tool (výběr budicího obvodu). IPOSIM je webová aplikace pro výpočet výkonových ztrát a teplot při použití výkonových IGBT modulů od firmy Infineon. Melcosim je softwarová aplikace pro výpočet výkonových ztrát či teplot a následně pro výběr správného polovodičové součástky POWEREX (Mitsubishi) pro zvolenou aplikaci. m KENDEIL Capacitor Life Calculator je internetová aplikace pro výběr typu kondenzátoru od italské firmy KENDEIL a pro výpočet výkonových ztrát a životnosti kondenzátoru. o

8 o Electrolytic Life Calculator je internetová aplikace pro výběr typu kondenzátoru od firmy KEMET a pro výpočet výkonových ztrát a životnosti kondenzátoru. AlCap - Epcos je internetová aplikace pro výběr typu kondenzátoru od firmy TDK - Epcos a pro výpočet výkonových ztrát a životnosti kondenzátoru. R-Tools Simulation je internetová aplikace pro výběr typu chladicího profilu od firmy Mersen a pro výpočet tepelného gradientu na chladiči. Flow Velocity Calculator malá internetová aplikace pro převod mezi metrickými a anglosaskými jednotkami u parametrů ventilátorů. Thermal Resistance Tool for Bonded Fins je malá internetová aplikace pro jednoduchý výpočet tepelného odporu vzduchového žebrovaného chladiče. Online Heatsink Calculator je malá internetová aplikace pro výpočet tepelného odporu vzduchového chladiče připevněného na pouzdro TO Ferrite Magnetic Design Tool je aplikace pro výpočet tlumivek a materiálů pro výpočet jáder feritových transformátorů. Shrnutí pojmů 1.1. CAD, CAM, PCB, 2D systémy, 3D systémy Otázky Co znamenají zkratky CAD, CAM, CAE a PCB? 2. Jaká je historie CAD systémů? 3. Uveďte nejznámější 2D CAD programy. 4. Uveďte nejznámější specializované elektro a strojírenské CAD programy. 5. Jaké vlastnosti mají moderní CAD aplikace?

9 2. NAVRHOVÁNÍ V AD INVENTOR 2.1. Modelování v 3D CAD Autodesk Inventor Čas ke studiu: 2 hodiny Cíl: Po prostudování tohoto odstavce budete umět: definovat základní bloky programu AD Inventor; popsat jednotělesové a plechové součásti, sestavy, výkresovou dokumentaci a prezentace v programu AD Inventor. Výklad Filosofie modelování Jádrem vyspělých 3D konstrukčních aplikací je většinou parametrický modelář. Pro modelování součástí může být využito načrtnutých a umisťovaných konstrukčních prvků, generátorů součástí nebo databáze anomálií. Zobrazení součástí na výkrese v pravoúhlém promítání lze odvodit přímo z prostorového modelu systémem generování pohledů a řezů. Prostorový parametrický model součásti poskytuje řadu informací nejen o geometrických charakteristikách, ale taky o vzájemných polohách a vazbách součástí v sestavách. Konstruktér nebo návrhář získává aplikací prostorových modelů možnost neomezené práce s virtuálním objektem. Nemusí být již omezen pouhým použitím 2D pohledů vytvořených na základě ortogonálního promítání. Pro podnik či firmu, která má vlastní vývojové středisko nových produktů, je tento směr tím nejefektivnějším s možností jednoduché tvorby variant. [3] Bloky AD Inventor AD Inventor je dle řešení problematiky modelování a tvorby výkresové dokumentace rozdělen do jednotlivých bloků. Toto rozdělení je víceméně shodné pro ostatní moderní aplikace pro modelování. AD Inventor poskytuje uživatelům následující základní bloky, z nichž je možné volit při vytváření nového souboru: modelování součástí (.ipt); modelování sestav (.iam); tvorba prezentací (.ipn); výkresové dokumentace (.idw,.dwg). Konstruktéři obvykle vytvoří uspořádání, navrhnou součásti a následnou kombinací výše jmenovaného vytvoří sestavu. Jakmile je vytvořen návrh, dalším krokem v obvyklém postupu bývá sestavení a testování fyzikálního prototypu.

10 Základní komponentou virtuálního prototypu je soubor součásti. Model součásti je množina prvků nebo objemových těles, která definuje virtuální prototyp. Parametrické modelování umožňuje použít u modelu řídicí kóty a geometrické vztahy. Tyto kóty a vztahy se nazývají parametry. Parametry řídí velikost a tvar modelu. Když změníte parametr, model se aktualizuje, aby odrážel provedené změny. Pomocí parametrů můžete řídit několik součástí v sestavě. Při kótování můžete místo číselného rozměru zadat například název kóty, která má stejný rozměr, jako nová vytvářená kóta. Při změně rozměrů se poté automaticky mění rozměry příslušných kót. Stejně tak můžete s výhodou využít matematických výrazů při vyhodnocování velikostí kóty. Součásti (.ipt) Nástroje každé součásti pracují s náčrty, prvky a tělesy, jejichž kombinací se součásti vytvářejí. Do sestav můžete vložit součást jednotlivého tělesa a upevnit ji v polohách, které zaujímá při výrobě sestavy. Ze součásti s více tělesy můžete extrahovat soubory několika částí. Vytváření většiny součástí začíná náčrtem. Náčrt je profil konstrukčního prvku a geometrie (například trajektorie tažení nebo osa rotace) potřebná k vytvoření prvku. Model součásti tvoří skupina prvků. Je-li to nutné, mohou pevná tělesa v souboru součásti s více tělesy sdílet prvky. Vazby náčrtu řídí geometrické spojitosti, jako jsou například rovnoběžnost, kolmost, soustřednost, totožnost, atd., velikost je řízena hodnotou kóty. Tato metoda modelování se nazývá parametrické modelování. Jsou-li upraveny vazby nebo parametry rozměrů, které řídí velikost a tvar modelu, automaticky jsou viditelné výsledky úprav. Soubor s příponou *.ipt (Inventor ParT) představuje soubor součásti. Součást je uložena na disku většinou v kořenové složce projektu a je reprezentována jedním souborem. Součásti s jedním tělesem Složitost nejzákladnějšího typu součásti může být značně odlišná, od několika prvků po složitou konstrukci. Tyto součásti se od ostatních liší tím, že jsou vytvořeny z jednoho materiálu a jednoho objemového tělesa, jehož tloušťka může být různá. Součást jednotlivého tělesa obsahuje jedno pevné těleso, které sdílí soubor jednoho nebo více prvků (provedených operací s tímto prvkem, jako je například: rotace, vysunutí, zaoblení aj.). Součást jednotlivého tělesa definuje jednu položku v kusovníku. Obr. 1. Jednotělesová součást plastového kompozitu a disku kola

11 Plechové součásti Při designu zařízení se často můžete setkat s tím, že návrh, který máte vytvořit, obsahuje komponenty, které lze vyrobit z plechu. Aplikace AD Inventor nabízí funkce, které usnadňují vytváření, úpravu a dokumentaci virtuálních prototypů plechových komponent. Plechová součást je často považována za součást vyrobenou z materiálu o jednotné tloušťce. Pokud navrhujete malé objekty, je tento materiál často tenký. V aplikaci AD Inventor však můžete použít příkazy pro plech u kteréhokoli návrhu využívajícího materiál o jednotné tloušťce. V prostředí návrhu Inventor může být plechová součást zobrazena jako ohnutý model nebo jako rozvin. Pomocí příkazů pro plech můžete prvky rozvinout, pracovat na modelu v rozvinutém stavu a potom prvky znovu ohnout. Obr. 2. Plechová součást ohnutý a rozvinutý model Plechové součásti lze vytvářet ze souboru šablony. Soubor šablony plechu zahrnuje sadu pravidel, jako je typ a tloušťka materiálu, pravidlo rozvinu, velikost mezer apod. Změnou jediného pravidla můžete změnit materiál plechové součásti například z hliníku na nerezavějící ocel. Změna materiálu často vyžaduje změnu atributů definujících ohyby a rohy. Sestavy (.iam) V aplikaci AD Inventor jsou do dokumentu sestavy umísťovány komponenty, které se chovají jako jedna funkční jednotka. Vazby sestavy určují relativní polohu, kterou tyto komponenty zaujímají vůči sobě navzájem. Nástroje sestavy ovládají celé podsestavy a sestavy. Seskupit lze součásti, které se budou chovat jako jedna jednotka, a potom vložit podsestavu do jiné sestavy. Součásti lze vložit do sestavy nebo pomocí náčrtu a nástrojů součásti vytvořit součásti v rámci sestavy. Během těchto operací jsou všechny ostatní komponenty sestavy viditelné.

12 Pomocí prohlížeče sestavy můžete upravovat náčrty, prvky a vazby, zapínat a vypínat viditelnost komponent a provádět další úkoly. Obr. 3. Modelová sestava výkonového měniče Obr. 4. Sestava zadní části elektromobilu Soubor s příponou *.iam (Inventor AsseMbly) představuje soubor sestavy. Sestava je uložena na disku většinou v kořenové složce projektu a je reprezentována jedním souborem. Při kopírování souboru sestavy například na přenosné médium je nutné kromě vlastního souboru sestavy zkopírovat i jednotlivé soubory součástí v sestavě obsažené. Pokud během zavádění souboru AD Inventor nenalezne všechny soubory, otevře sestavu neúplnou s absencí nenalezených souborů. Při vytváření sestavy je možné vybírat ze dvou typů sestavy sestava a svařenec. U svařence, jak už název napovídá, se jedná o sestavu, která má navíc nástroje na vytváření a definování svarů a svarových housenek. Výkresová dokumentace AD Inventor Zdokumentování a předání svých myšlenek a návrhů další výrobě je možné vytvořením výkresové dokumentace. Do výkresu sestávajícího se z jednoho nebo více výkresů je umístěn výkresový pohled modelu (sestava, součást nebo plechová součást). K dokončení výkresu již stačí pouze přidat kóty a jiné poznámky. Výkres

13 dokumentující sestavu může kromě požadovaných zobrazení obsahovat i automatický kusovník a pozice položek. Velkou výhodou výkresů v AD Inventor je jeho vzájemná provázanost se součástí, či modelovou sestavou. Při změně parametrů součásti, či modelové sestavy je automaticky změna přenesena i do výkresové dokumentace. Pokud byly rozměry ve výkrese již okótovány, budou tyto změněné kóty zvýrazněny růžovou barvou. Obr. 5. Ukázka výkresu v AD Inventoru Šablony sloužící k vytvoření výkresů mají standardní příponu souboru výkresu *.idw (Inventor DRaw) a *.dwg (dwg je formát souborů programu AutoCAD, který umožňuje ukládat 2D i 3D data, jehož název byl odvozen z DraWinG). Díky rozšíření programu AutoCAD je tento formát spolu s DXF formátem považován za standard v oblasti 2D CAD dat. Některé konkurenční programy dnes umožňují jeho čtení i zápis, protože je to ale neveřejný formát firmy Autodesk, kompatibilita takto vytvořených souborů je neúplná a není zaručena. K věrnému prohlížení DWG výkresů slouží bezplatný prohlížeč Autodesk DWG TrueView. Prezentace virtuálních prototypů Soubory prezentací (*.ipn Inventor PreseNtation) jsou typem souborů, s jejichž pomocí je možné vytvořit obrázek rozpadu sestavy, který může být použit v souboru výkresu, či vytvořit animaci zobrazující sestavení modelové sestavy krok za krokem, či animování pohybu virtuálního prototypu. Animace může obsahovat změny náhledu zobrazení (pohledy kamer) a stavu viditelnosti komponent v každém

14 kroku postupného sestavování prezentovaného virtuálního prototypu. Animaci je možné uložit exportovat do standardních formátů typu *.wmv nebo *.avi. Obr. 6. Ukázka pohledu rozpadu sestavy Obr. 7. Animace rozpadu sestavy výkonového měniče ve formátu wmv, přehrávaného v aplikaci Windows Media Player Dalším nástrojem využívaným k prezentaci virtuálních prototypů je program Inventor Studio. Tento program je svými nástroji shodný s nástroji pro vytváření prezentací, avšak již není vytvářen samostatný soubor *.ipn, neboť Inventor Studio je spustitelný v prostředí součásti nebo modelové sestavy z karty Systémové prostředí. Program umožňuje uživateli vytvářet scény prostředí, volit osvětlení pracovní plochy, renderovat přiřazovat realistický vzhled virtuálním prototypům, či vytvářet animované sekvence. Obr. 8. Porovnání vzhledu nerenderovaného obrázku, renderovaného jako ilustrace a rendrovaného jako realistický pohled

15 Shrnutí pojmů 2.1. Součásti s jedním tělesem, plechové součásti, sestava, svařenec, výkresová dokumentace, prezentace, Inventor Studio. Otázky Jaké jsou hlavní bloky programu AD Inventor? 2. Jaký je rozdíl mezi součástmi s jedním tělesem a plechovými součástmi? 3. Co je to sestava v programu AD Inventor? 4. Jakou filozofií je vytvářena výkresová dokumentace a jaké má výhody? 5. Jak můžeme prezentovat virtuální prototypy?

16 2.2. Začínáme s AD Inventor 2010 Čas ke studiu: 2 hodiny Cíl: Po prostudování tohoto odstavce budete umět: Popsat základní prostředí AD Inventor; Vytvořit nový projekt a nový soubor; Nastavit Obsahové centrum projektu pro migraci dokumentů. Výklad Popis programového prostředí AD Inventor Spuštěním aplikace Autodesk Inventor se zobrazí obrazovka na obrázku 9. Programové prostředí AD Inventor je od verze 2010 koncipované do panelů a pásů karet nástrojů. Pracovní prostředí je složeno z pracovní plochy, jež slouží k náčrtům a modelování virtuálních prototypů. Horní části obrazovky dominuje široký pás karet nástrojů. Po pravé nebo levé straně je umístěn panel prohlížeče, na kterém jsou zobrazeny prováděné operace. V pravé horní části obrazovky nalezneme panel pro hledání hesla nápovědy a na levé straně je umístěn panel nástrojů Rychlý přístup, který je obdobný jako v aplikacích MS Office. Po startu programu AD Inventor máme k dispozici kartu Začínáme, která poskytuje přístup k mnoha výukovým materiálům, příručkám, nápovědě a příležitosti k zapojení zákazníků. 0br. 9. Programové prostředí po spuštění programu AD Inventor

17 Panely, příkazy, nástroje Panel nástrojů Rychlý přístup v horní části obrazovky představuje sadu běžně používaných příkazů, ke kterým je přístup ve všech prostředích. Na panel nástrojů Rychlý přístup můžete přidávat často používané příkazy, stejně tak je možné panel nástrojů ukotvit nad, či pod pásem karet. Příkazy a nástroje pro modelování se nacházejí na pásu karet pod panelem nástrojů Rychlý přístup a jsou uspořádány na kartách a panelech jednotlivých karet. AD Inventor 2010 se v porovnání s předcházejícími verzemi programu odlišuje zejména v umístění příkazů na kartách. Tyto příkazy byly dříve umístěny na pruzích panelů a v panelech nástrojů, což nebylo vždy dostatečně přehledné. AD Inventor br. 10. Starý panel nástrojů a nové uspořádání nástrojů na kartě v AD Inventor 2010 Zobrazení panelů na jednotlivých kartách závisí na kontextu. V určitých situacích může být panel skryt. Tyto panely je možné vyhledat klepnutím pravým tlačítkem na pás karet vedle panelů, kde se zobrazí seznam panelů. Zaškrtnutím je panel zobrazený, v opačném případě nikoliv. Projekty Projekt představuje logické seskupení úplného projektu návrhu. Projekt organizuje data tím, že spravuje informace o místě uložení dat návrhu, místě úpravy souborů a udržuje platná spojení mezi soubory. Projekty jsou důležité pro práci v týmu, práci na více projektech návrhu a sdílení knihoven mezi několika projekty návrhu. Aplikace AD Inventor podporuje dva typy projektů. Jednouživatelský projekt a projekty úložiště pokud je úložiště nainstalováno. Shrnutí pojmů 2.2. Projekty, součást, plech, sestava, svařenec, výkres, prezentace.

18 Řešený příklad 1 Vytvoření nového pracovního projektu v AD Inventor. 1) Po spuštění aplikace AD Inventor klikněte v levém horním rohu na tlačítko Projekty (obrázek 11). Následně se otevře okno správy projektů. Obr. 11. Výřez levého rohu úvodního okna AD Inventor s tlačítkem Projekty 2) Okno Projekty obsahuje v horní části seznam všech projektů uložených v počítači, ve spodní části okna s jejich detailním popisem. Pro nový projekt klikněte na tlačítko Nové, jak je znázorněno na následujícím obrázku. Obr. 12. Dialogové okno projektů 3) Zobrazí se okno průvodce založení projektu. Vyberte možnost Nový Jednouživatelský projekt. Na následující kartě zadáte název projektu (název může obsahovat diakritická znaménka), případně pracovní složku, kde má být projekt uložen (výchozí nastavení AD Inventor je ukládání souborů projektu do složky Inventor ve složce dokumentů uživatele). V posledním okně vyberte knihovny, které budete využívat v projektu a klepněte na tlačítko Dokončit.

19 Obr. 13. Okna průvodce vytvoření projektu v AD Inventor 4) Ukončením průvodce vytvoření projektu budete navráceni zpět na okno projektů (obrázek 12). Nyní je ještě nutné se přepnout do aktuálního projektu, a to poklepáním na příslušný název a potvrzením volby po kliku na tlačítko Hotovo. 5) Tímto máte vytvořený nový projekt.

20 Řešený příklad 2 Nastavení Obsahového centra projektu pro migraci dokumentů. Pro správné fungování projektu i po jeho přenosu na jiný počítač je nutné na počátku vytváření projektu změnit adresář, do kterého se ukládají součásti vložené z Obsahového centra (jedná se především o součásti šroubů, matic a jiných prvků užitých ze standardních knihoven AD Inventor). 1) V levém horním rohu pracovní plochy na kartě Začínáme vyberete položku Projekty (obrázek 11). 2) V nabídce Projektů v horní části okna kliknutím vyberete požadovaný projekt. 3) Ve spodní části okna rozbalíte položku Možnosti složky, dále vyberete položku Soubory Obsahového centra. Výběrem možnosti Upravit, po kliknutí pravého tlačítka myši se zobrazí nabídka pro vyhledání složky. Zde je nutné zvolit složku aktuálního projektu, v níž vytvoříte podsložku s názvem Knihovny a potvrdíte výběr kliknutím na tlačítko OK. Obr. 14. Úprava nastavení Obsahového centra projektu 4) Pokud budou v projektu využity knihovny Obsahového centra, tyto modely budou ukládány právě do výše zvolené složky. Následně, pokud bude potřeba přenést soubory projektu do jiného počítače, stačí zkopírovat celou složku nesoucí název projektu.

21 Řešený příklad 3 Vytvoření nového souboru v AD Inventor. 1) Po spuštění aplikace AD Inventor klikněte v levém horním rohu na tlačítko Nový. Následně se otevře dialogové okno Nový soubor. Obr. 15. Výřez levého rohu úvodního okna AD Inventor s tlačítkem Nový 2) Poklepáním na příslušnou ikonu vyberete požadovanou šablonu, respektive typ nového souboru. Ve spodní části okna si ještě zkontrolujte, jestli se nacházíte v požadovaném Souboru projektu. Obr. 16. Dialogové okno Nový soubor Soubor Norma.ipt vytvoří součást. Soubor Plech.ipt vytvoří plechovou součást. Soubor plechu je rozšíření prostředí modelování součásti a obsahuje specifické příkazy pro práci a vytváření plechových součástí. Soubor Norma.iam vytvoří sestavu. Soubor Svařenec.iam vytvoří sestavu svařence. Soubor sestavy svařence je rozšířením prostředí sestavy a obsahuje specifické příkazy pro svařence, které podporují tvorbu

22 svařenců. Soubor Norma.idw vytvoří výkres aplikace AD Inventor (*.idw). Soubor Norma.dwg vytvoří výkres aplikace AD Inventor (*.dwg). Pomocí šablony výkresu aplikace AD Inventor (*.dwg) můžete vytvořit z formátu DWG nový výkres aplikace AD Inventor. Šablony lze vytvářet z výkresů idw nebo dwg. Na listech výkresů tak budou zachovány popisy, jako jsou vlastní symboly, poznámky a tabulky revizí. Kromě toho lze v šabloně uchovávat rámečky, rohová razítka a definice pohledu. Popisky pohledu a obecné popisy se v šabloně neukládají. Soubor Norma.ipn vytvoří prezentaci sestavy. Prezentace sestavy obsahuje příkazy specifické pro prezentaci. Pomocí prezentace lze vytvářet rozložené pohledy, animace a další stylizované pohledy sestavy pro dokumentaci hotového návrhu. 3) Ve spodní části dialogového okna zkontrolujete správnost vybraného aktuálního projektu a volbu potvrdíte kliknutím na OK. Otázky Popište programové prostředí AD Inventor. 2. Jaké uspořádání mají nabídky nástrojů v AD Inventor 2010? 3. Co je to projekt v AD Inventor? Úlohy k řešení 2.2. Vytvořte nový pracovní projekt v AD Inventor 2010 s názvem KPM. V projektu KPM nastavte migraci Obsahového centra tak, aby se dokumenty centra ukládaly do složky knihovny, umístěné jako podadresář v projektu KPM.

23 2.3. Vytvoření tělesové součásti Čas ke studiu: 6 hodin Cíl: Po prostudování tohoto odstavce budete umět: definovat náčrt a prvek AD Inventor; popsat tvorbu modelu součásti; nakreslit model IGBT tranzistoru v pouzdře SEMITRANS 2. Náčrt Výklad Pracovní prostředí náčrtu je základní prostředí při vytváření modelu součásti, plechové součásti, či úpravách v sestavě. Prostředí náčrtu se sestává z pracovní plochy náčrtu se čtvercovým rastrem a s kartou příkazů náčrtu, která je rozdělena do sedmi hlavních skupin příkazů Kreslení, Omezit, Vzor, Upravit, Rozvržení, Vložení a Formát. Příkazy Kreslení ovládají rastr náčrtu a kreslí čáry, křivky, kružnice, elipsy, oblouky, obdélníky, polygony nebo body. Skupinou příkazů v kategorii Omezit zadáváte hodnoty rozměrů kóty a vzájemné vazby mezi načrtnutými geometriemi. Jestliže otevřete nový soubor součásti, prostředí náčrtu je aktivní. Tlačítkem 2D náčrt je vybrán příkaz náčrt, přičemž jsou k dispozici příkazy náčrtu spolu s náčrtovou rovinou, na které bude náčrt tvořen. Počáteční nastavení náčrtu (která rovina bude výchozí při tvorbě náčrtu) můžete ovládat pomocí souborů šablon nebo nastavením v dialogovém okně Možnosti aplikace na kartě Náčrt. Při tvorbě náčrtu se v prohlížeči zobrazuje ikona náčrtu. Obr. 17. Karta nástrojů v režimu náčrt

24 Vytváříte-li z náčrtu konstrukční prvek, v prohlížeči (svislé okno situované po pravé straně pracovní plochy) se zobrazí ikona konstrukčního prvku a pod ní vnořená ikona náčrtu. Jestliže klepnete na ikonu náčrtu v prohlížeči, náčrt se v grafickém okně zvýrazní. Jakmile vytvoříte z náčrtu model, můžete znovu vstoupit do prostředí náčrtu a provést změny nebo zahájit tvorbu náčrtu nového prvku. V existujícím souboru součásti nejdříve aktivujete náčrt v prohlížeči, čímž se dostáváte do prostředí náčrtu společně s aktivováním nástrojů náčrtu. Nyní můžete vytvořit, či editovat stávající geometrii součásti. Po ukončení náčrtu (klinutím na tlačítko Dokonči náčrt) se změny provedené v náčrtu promítnou v daném modelu. Při tvorbě náčrtu postupujete dle následující metodiky: Otevřete prostředí náčrtu. Načrtnete hrubou skicu požadovaného tvaru (nástroji Čára, Kružnice, Oblouk, Obdélník, Elipsa, apod.). Provedete zadání rozměrů načrtnuté skicy. Vyberte nástroj Rozměr (klávesová zkratka D). Přidáte případné pomocné čáry a osy a ukončíte náčrt. Prvek Prvek je základním stavebním blokem součásti, jenž je možno rozdělit do čtyř základních skupin: Načrtnuté prvky vycházející z náčrtu; Umístěné prvky měnící existující geometrii. Umístěným prvkem je například otvor; Pracovní prvky pro konstrukční účely; iprvky reprezentující běžné tvary. Jsou uloženy v knihovně s možností opakovaného používání. iprvek řízený tabulkou může představovat různé konfigurace tvarů. Pomocí těchto operací můžete vytvářet povrchy, které definují tvary nebo vlastnosti tělesa součásti. Můžete například použít zakřivený povrch jako rovinu ukončení výřezů v plášti. Vlastnosti konstrukčního prvku lze upravit přechodem zpět k jeho výchozímu náčrtu nebo změnou hodnot použitých při jeho vytváření. Délku, či průměr konstrukčního prvku lze změnit například úpravou hodnoty v dialogovém okně daného prvku. Rozměr prvku lze také odvodit z jiného rozměru pomocí vztahů a rovnic. (Například průměr bude 4x větší, než je výška tělesa. Pokud změníte kótu výšky tělesa, automaticky se bude měnit i průměr tělesa.) Vytváření většiny součástí začíná náčrtem. Náčrt je profil konstrukčního prvku a geometrie (například podstava vysunutí, osa rotace, nebo trajektorie tažení) potřebná k vytvoření prvku. Prvním náčrtem součásti může být jednoduchý profil. Načrtnuté prvky jsou závislé na geometrii náčrtu. Veškerá geometrie náčrtu se vytváří a upravuje v prostředí náčrtu pomocí příkazů Náčrt na pásu karet. Můžete ovládat rastr náčrtu a používat příkazy ke kreslení čar, křivek, kružnic, elips, oblouků, obdélníků, polygonů a bodů. Je možné vybrat plochu na stávající součásti a na ní

25 vytvářet náčrt. Náčrt se zobrazuje s definovaným kartézským rastrem. Chcete-li sestavit prvek na zakřiveném povrchu nebo v určitém úhlu k povrchu, vytvořte nejprve pracovní rovinu. Potom vytváříte náčrt na této pomocné pracovní rovině. V prohlížeči se zobrazí ikona součásti s vnořenými prvky. Prvky plochy a pracovní prvky jsou vnořené nebo použité implicitně. Při vytváření prvku pracujete s kartou nástrojů Model (obr. 18). Následující text se blíže zaměří na základní prvky operace při vytváření modelu. Obr. 18. Karta nástrojů Model Přehled nástrojů pro vytváření prvků virtuálního modelu Vysunutí Příkaz Vysunutí přidá hloubku profilu náčrtu podle trajektorie kolmé k náčrtové rovině. Obr. 19. Tlačítko příkazu Vysunutí, načrtnutý profil a prvek po vysunutí

26 Rotace Rotace promítne profil náčrtu okolo osy. Osa a profil musí ležet ve stejné rovině. Obr. 20. Tlačítko příkazu Rotace, načrtnutý profil a prvek po rotaci Šablonování Šablonování vytváří prvky ze dvou nebo více náčrtových profilů, tak že přenáší model z jednoho profilu do následujícího. Obr. 21. Tlačítko příkazu Šablonování, načrtnutý profil a prvek po šablonování Tažení Prvek Tažení promítne jeden profil náčrtu podél načrtnuté trajektorie druhého náčrtu. Trajektorie může být otevřená nebo uzavřená. Obr. 22. Tlačítko příkazu Tažení, načrtnutý profil a prvek po tažení

27 Spirála Spirála promítne profil náčrtu podél spirálovité trajektorie. Pomocí prvku Spirála mohou být vytvářeny pružiny, modelovány fyzické závity na součástech či jiné modelové prvky. Obr. 23. Tlačítko příkazu Spirála, načrtnutý profil a prvek po tažení po spirálové trajektorii u lopatky ventilátoru Žebro Vytvoří vysunutí žebra nebo stojiny z 2D náčrtu. Položka Žebro slouží k vytváření uzavřených tenkostěnných podpůrných tvarů (žeber) a otevřených tenkostěnných opěrných tvarů (stojin). Reliéf Obr. 24. Tlačítko příkazu Žebro, načrtnutý profil a vytvořené žebro

28 Vytvoří zvýšené (reliéfní) nebo zapuštěné (gravírované) prvky z profilu náčrtu, kterými může být jak načrtnutá geometrie, tak text. Obr. 25. Tlačítko příkazu Reliéf, náčrt a vytvořený reliéf

29 Řešený příklad 4 Vytvoření virtuálního modelu IGBT tranzistoru SEMIKRON v pouzdře SEMITRANS 2 Obr. 26. Výsledný CAD virtuální model a skutečné podoba IGBT modulu Při kreslení modelu dle datových listů výrobku většinou nemáte od výrobce k dispozici všechny rozměry dané součástky. Musíte tedy dbát především na dodržení těch rozměrů, které jsou důležité pro návaznost dalších komponent a celé sestavy. Jedná se o montážní otvory komponent (vzdálenost středových os montážních otvorů), hlavní rozměry (šířka x výška x délka), přípojné body, velikost otvorů, typ závitů aj. Obr. 27. Výřez kótovaného náčrtu z datového listu IGBT modulu Při kreslení součásti uvažujte zjednodušení, kdy virtuální model je vytvořen pouze z jednoho prvku.

30 1) Modelování započnete kliknutím na tlačítko Nový a z dialogového okna Nový soubor vyberte položku Norma.ipt. Otevře se prostředí nového modelu v režimu 2D náčrt. 2) Při modelování budete postupovat odspodu nahoru, tj. započnete model nakreslením obdélníku podstavy o rozměrech 92 x 32 mm, který poté vysunete o 2 mm. Obr. 28. Ikona nástroje Obdélník a) V režimu náčrtu na prahu nástrojů Kreslení kliknete na nástroj obdélník. b) Kliknete do pracovní oblasti, čímž zvolíte první bod obdélníku. Druhým kliknutím určíte jeho protější roh, tedy délku a šířku obdélníku. Z hlediska snadnějšího určování ploch při následném kreslení nebo umísťování prvku do vazeb, je vhodné při prvním náčrtu daného prvku kliknout do počátku souřadného systému (žlutá tečka uprostřed). Standardně je přednastavený počáteční náčrt součásti v XY rovině. Nyní jste určili pouze načrtnutý tvar geometrie, rozměry obdélníku budou určeny v následujícím kroku. Pracovní plocha Počátek souřadného systému Obr. 29. Náčrtnutí obdélníku c) Určíte jednoznačné přesně dané rozměry prvku. Kliknete na tlačítko Rozměr nebo stisknete klávesu D. Buď kliknete na čáru, kterou chcete kótovat a následně vytáhnete kótu nebo vyberete v konečných bodech kótované čáry kolmé hrany a opět vynesete kótu stranou obdélníka. Opětovným kliknutím na kótu se otevře okno, do něhož napíšete hodnotu požadovaného rozměru. Kromě zadání číselného formátu přesného rozměru, mohou být zadávány i matematické výrazy. Například pokud máte odbélník se stranami v poměru 1:3, číslem okótujete delší stranu a poté vynesete kótu kratší strany. Do okénka kóty již nenapíšete hodnotu, ale kliknete na kótu delší strany a tuto hodnotu podělíte třemi. Tedy zápis v okénku Upravit kótu d1, potom bude: d0/3. Výhoda tohoto zápisu je v tom, že pokud změníte hodnotu kóty d0, tak se automaticky mění i kóta d1.

31 Obr. 30. Okótování rozměrů obdélníku d) Nyní máte vytvořený náčrt pro sestavení prvku. Ukončíte náčrt kliknutím na tlačítko Dokončit náčrt. Obr.31. Tlačítko Dokončit náčrt e) Nyní se dostáváte z režimu náčrtu do režimu modelování, které vytvoří konstrukční prvek nebo těleso přidáním hloubky k načrtnutému profilu. V sestavách se vysunutí často používají jako výřezy v součástech. Tvar prvku je dán tvarem náčrtu, velikostí vysunutí a úhlem zúžení. f) Na panelu Model klikněte na tlačítko Vysunutí. Obr. 32. Tlačítko prvku Vysunutí g) Otevře se následující dialogové okno prvku Vysunutí.

32 Vybrání profilu (náčrtu), který se má vysunout Určení typu vysunutí. Vzdálenost, Do, Od - Do Pevné vytvoří pevný prvek z otevřeného nebo uzavřeného profilu. Pro základní prvky není k dispozici výběr otevřeného profilu. Povrch vytvoří prvek povrchu z otevřeného nebo uzavřeného profilu. Položku lze použít jako konstrukční povrch, na němž končí další prvky, nebo jako nástroj rozdělení pro vytvoření rozdělené součásti nebo pro rozdělení součásti na více těles. Pro vysunutí sestavy není k dispozici výběr plochy. Směr vysunutí Sjednocení přidá objem vytvořený vysunutým prvkem jinému prvku nebo tělesu. Není dostupné pro vysunutí v sestavách. Rozdíl odebere objem vytvořený prvkem vysunutí z jiného prvku nebo tělesa. Průsečík vytvoří prvek ze sdíleného objemu vysunutého prvku a jiného prvku. Materiál, který není obsažen ve sdíleném objemu, se odstraní. Nové těleso vytvoří nové objemové těleso. Obr. 33. Dialogové okno prvku Vysunutí s popisem příkazů h) Kliknutím do oblasti obdélníku, který jste vytvořili v předchozím náčrtu, vyberete plochu, která bude vysunuta. Nastavíte vzdálenost vysunutí (2 mm), typ Sjednocení, směr vysunutí dopředu a kliknete na tlačítko OK. Obr. 34. Vysunutý obdélník, základní plocha IGBT modulu 3) Dále budete postupovat ve shodně s bodem 2. Vlevo na panelu Model klikněte na tlačítko Vytvořit 2D náčrt. Nyní musíte určit, na které ploše budete náčrt kreslit a následně modelovat vysunutí. Klikněte na

33 vymodelovanou plochu (92 x 32 mm z bodu 2) a nakreslíte náčrt dalšího tělesa dle rozměrů součástky z datového listu (obdélníku 94 x 34 mm) a následně provedete stejným postupem vysunutí náčrtu o 2 mm. Povšimněte si, že po kliknutí na plochu pro vytvoření náčrtu se na náčrtovou rovinu orýsoval obrys předchozího obdélníku. Nyní můžete využít tohoto obrysu k určení vzájemné pozice nového náčrtu (na každé straně přesah o 1 mm). Obr. 35. Prvek Vysunutí 4) Pokračujete ve shodě s bodem 3 v náčrtu a vysunutí (rozměry obr. 27). Obr. 36. Vysunutí dalšího prvku 5) Nyní vytvořte dva otvory pro montáž modulu k chladiči, a to pomocí dvou

34 technik - prostřednictvím středů v náčrtu a z dialogové nabídky otvor. a) Tvorba otvoru prostřednictvím středů v náčrtu: i) Klikněte na tlačítko Vytvořit 2D náčrt. ii) Vyberte náčrtovou plochu. iii) Definujte střed díry pomocí příkazu Bod a jeho umístění na rovině pomocí kót. Obr. 37. Náčrt středu otvoru iv) Dokončete náčrt a z panelu Model vyberte příkaz Otvor. Definování rozměru otvoru Z náčrtu tato možnost vyžaduje středový bod otvoru nebo bod náčrtu načrtnutý na existujícím prvku. Lineární vytvoří otvory na ploše vzhledem ke dvěma lineárním hranám. Soustředné vytvoří na ploše otvory soustředné s kruhovou hranou nebo válcovou plochou. V bodě vytvoří otvory soustředné s pracovním bodem a umístěné vzhledem k ose, hraně nebo pracovní rovině. Jednoduchý otvor vytvoří jednoduchý otvor bez závitu. Otvor s vůlí vytvoří otvor, který odpovídá vybranému spojovacímu prvku. Otvor se závitem vytvoří otvor se závitem. Zúžený otvor se závitem vytvoří otvor se závitem. Vrtaný otvory jsou ve směru rovinné plochy a mají specifický průměr. S válcovým zahloubením Otvory mají specifický průměr, průměr zahloubení a hloubku zahloubení. Zarovnaný otvory mají specifický průměr, průměr zarovnání a hloubku zarovnání. Hloubka otvoru a závitu se měří od spodní plochy zarovnání. S kuželovým zahloubením otvory mají specifický průměr, průměr kuželového zahloubení a hloubku kuželového zahloubení. Obr. 38. Dialogové okno prvku Otvor s popisem příkazů v) V dialogovém okně otvor definujte následující parametry:

35 umístění: typ otvoru: ukončení: průměr otvoru: Z náčrtu vybrat středy bez zahloubení, jednoduchý otvor skrze vše 6,4 mm Obr. 39. Nadefinování parametrů otvoru vi) Dialogové okno uzavřete a výběr potvrďte kliknutím na tlačítko OK. b) Tvorba otvoru z dialogové nabídky otvor i) Další možností vytvoření otvoru je jeho definování přímo z dialogového okna Otvor. ii) V panelu nástrojů Model klikněte na příkaz Otvor. V nabídce umístění vyberte možnost Lineární. Dále vyberte plochu (rovinu), na níž budete dělat otvor a referenční hrany (hrany, ke kterým budou následně vztaženy kóty). Po výběru referenčních hran upravíte kóty (6,5 mm a 7 mm) a dále provedete shodné nastavení jako v předchozím bodě e). Otvor vytvoříte a průvodce ukončíte kliknutím na tlačítko OK.

36 Obr. 40. Nadefinování parametrů otvoru pomocí lineárního umístění 6) Budete pokračovat vytvořením vyvýšení u montážních děr modulu. a) Zvolte Vytvořit 2D náčrt a klikněte na plochu u montážního otvoru, který jste vytvořili v předchozích bodech. b) Při vytvoření náčrtu se opět promítnou konstrukční prvky (fialová čára) na nárysové rovině. Umístění kružnice je poté velmi jednoduché při kliknutí na střed předchozího otvoru. Takto vytvořenou kružnici okótujete (Rozměr, D) průměrem 10 mm. Ukončete náčrt a proveďte vysunutí o 1 mm. Stejným postupem provedete vyvýšení i u druhé montážní díry modulu. Obr. 41. Náčrt a hotový prvek vysunutí

37 7) Proveďte vysunutí o 2,5 mm. 8) Proveďte další vysunutí o 5 mm. Obr. 42. Vysunutí o 2,5 mm Obr. 43. Vysunutí o 5 mm

38 9) Vytvořte přípojný kontakt na pouzdře IGBT tranzistoru. Načrtněte čtverec 13 x 13 mm a vysuňte o 1 mm. Obr. 44. Náčrt a vysunutí přípojného kontaktu IGBT 10) Zbylé dva terminály můžete nakreslit opakováním bodu 9, nicméně při vyšším počtu prvků je neocenitelným pomocníkem nástroj Obdélníkové pole. Duplikuje jeden nebo více prvků a umístí výsledné výskyty podle určitého počtu a rozmístění v obdélníkovém vzoru nebo podél lineární trajektorie v jednom nebo obou směrech. Řádky a sloupce mohou být úsečky, oblouky, křivky nebo oříznuté elipsy. Všechny výskyty konstrukčního prvku v poli tvoří jediný konstrukční prvek, jednotlivé výskyty jsou však uvedeny pod ikonou pole konstrukčního prvku v prohlížeči. Všechny výskyty nového tělesa v poli jsou samostatná tělesa, která jsou uvedena v prohlížeči pod ikonou prvků pole. Můžete potlačit nebo obnovit všechny nebo jednotlivé výskyty.

39 Pole součástí pomocí této možnosti vytvoříte vzory jednotlivých prvků tělesa, pracovních prvků a prvků povrchu. Výběr prvků Zarovnává vybrané prvky ve směru definovaném pomocí vybrané hrany, osy nebo trajektorie. Směr vybírá směr, ve kterém jsou přidány výskyty. Šipka směru vzniká v bodě výběru. Počet určuje počet celkových výskytů ve sloupci nebo řádku. Rozteč určuje mezery nebo vzdálenosti mezi výskyty či vzdálenost, kterou udává sloupec Směr 1. Můžete zadat zápornou hodnotu pro vytvoření pole v opačném směru. Obr. 45. Popis dialogového okna Obdélníkové pole a) V panelu Model kliknete na nástroj Obdélníkové pole. b) Vyberte prvek (vymodelovaný přípojný kontakt z bodu 9), kliknutím na hranu vyberete směr výskytů, počet výskytů (včetně referenčního, tedy celkem 3) a rozteč mezi výskyty (23,5 mm). Klikněte na tlačítko OK. Obr. 46. Prvek Obdélníkové pole 11) Dále vytvořte do středu kontaktních terminálů IGBT modulu 3 otvory se závitem M5 x 0,8 mm. Tyto otvory provedete pomocí jedné operace Otvor. Použijete k tomu načrtnutých středů s využitím příkazu promítnutí geometrie. a) Kliknutím na horní plochu přípojného kontaktu přejdete do režimu 2D náčrt. b) Zobrazí se promítnutí plochy pouze na jednom kontaktu. Abyste mohli

40 kótovat při umísťování dalších středů, musíte použít příkazu Promítnutí geometrie, a to tak, že po výběru tohoto příkazu kliknete do plochy na nabízené požadované geometrie, které se poté zobrazí v náčrtové rovině. Obr. 47. Náčrt před použitím a po použití příkazu Promítnutí geometrie c) Dále je postup již shodný, jak byl popsán v předchozích bodech. Do náčrtu vložíte body středy budoucích děr, ukončíte náčrt, použijete příkaz Otvor, vyberete možnost Z náčrtu a nadefinujete otvor M5 x 0,8 mm hloubky 10 mm. 12) Nyní nakreslíte FASTON konektory pro emitor a gate kontakt IGBT tranzistoru. a) Vytvořte náčrt dle následujícího obrázku: Obr. 48. Náčrt FASTON konektorů b) Načrtnutý profil vysuňte o 7,5 mm.

41 c) Pro vytvoření druhé dvojice kontaktů použijte nástroje Zrcadlit. i) Vytvořte si pomocné osy kliknutí na nástroj Osa. ii) První pomocnou osu vytvořte kliknutím do otvoru uchycení modulu, druhou osu veďte přípojným terminálem modulu. iii) Vyberte nástroj Rovina. Kliknutím na vytvořené pomocné osy definujte pomocnou rovinu, podle které budete prvky zrcadlit. Obr. 49. Vytvoření pomocných os a roviny iv) Na panelu Model klikněte na nástroj Zrcadlit. Kliknutím vyberte prvky, rovinu zrcadlení a klikněte na tlačítko OK. Obr. 50. Vytvoření zrcadlení prvků v) Prvek ukončíte skrytím pomocných os a roviny. V panelu prohlížeč

42 označíte pomocné osy a rovinu. Klikněte pravým tlačítkem myši a zrušíte zaškrtnutí u položky Viditelnost. Obr.51. Zrušení viditelnosti pomocných os a roviny d) Vytvořte otvory ve FASTON konektorech. Otevřete nástroj Otvor. Nastavte umístění: lineární, reference: x=1,4 mm, y=1,4 mm, otvor: 1 mm, Ukončení: Skrze vše. Obr. 52. Vytváření prvku Otvor e) Zkosení hran na FASTON konektorech realizujte nástrojem Zkosit.

43 Vyberte hrany, které chcete zkosit (v případě, že se uklepnete a označíte jinou hranu, je její odznačení možné provést opětovným kliknutím na příslušnou hranu při současném držení klávesy Shift), nastavíte vzdálenost zkosení a kliknete na tlačítko OK. Obr. 53. Prvek Zkosit Virtuální model IGBT modulu je téměř hotov. Nyní můžete provést přiřazení materiálových vlastností komponentů, zaoblení hran a doplnění popisků pro získání realističtějšího vzhledu. 13) Nastavení barvy materiálu provedete z výběrového menu uprostřed horní části obrazovky. Zde globálně lze měnit barvu u celého prvku. Vyberete barvu Béžová (PC).

44 Obr. 54. Definování barvy a stylu materiálu 14) Tímto se změnila barva na všech plochách modelu. Chcete-li barevně odlišit pouze některé plochy modelu, vyberte je kliknutím při současném držení klávesy Shift. Poté na označené ploše klikněte pravým tlačítkem myši a vyberte možnost Vlastnosti. Z nabídkového menu vyberte Barevný styl plochy a potvrďte OK. Pokud byste chtěli změnit barvu pouze nějakého prvku (vysunutí, rotace atd.) klikněte v panelu prohlížeče na daný prvek a poté změňte jeho barvu výběrem z menu v horní části obrazovky. Obr. 55. Definování barvy na vybraných plochách

45 15) Proveďte zaoblení vybraných hran IGBT modulu (podobný postup jako při zkosení hran v bodě 12 e). a) Vyberte příkaz Zaoblit. b) Vyberte hrany nebo smyčky, které chcete zaoblit a nastavte hodnotu poloměru zaoblení na 0,5 mm a klikněte na OK. Obr. 56. Prvek Zaoblení hran 16) Zaoblete a zkoste přípojné terminály a poté dokončete Barevný styl ploch. 17) Posledním bodem před dokončením virtuálního modelu je vytvoření popisků na modulu. Docílíte tak realističtějšího vzhledu modulu, a také pozdější snadnější orientaci v sestavě měniče s IGBT moduly, a to především z hlediska následného připojování kontaktů na terminály modulu. a) Vytvoření tištěného popisku: i) Vytvořte 2D náčrt na boční straně modulu. ii) Klikněte na nástroj Text a tažením myši vytvořte oblast (obdélník) textu. iii) Následně se otevře dialogové okno Text, kde napíšete požadovaný text a upravíte jeho atributy (velikost, barva, aj.). iv) Ukončete náčrt.

46 b) Vytvoření reliéfního popisku: Obr. 57. Text vytvořený na ploše IGBT i) Na horní straně modulu vytvořte 2D náčrt. ii) Kliknutím na nástroj Text, vložte požadovaný text a ukončete náčrt. iii) Z panelu Model vyberte nástroj Reliéf. iv) Označte písmena náčrtu, zvolte směr reliéfu (gravírování nebo reliéf) a jeho hloubku. Obr. 58. Prvek Reliéf

47 18) Virtuální model IGBT modulu je hotov! Obr. 59. Hotový model IGBT tranzistoru Další zdroje Tento model je možné stáhnout ve formátu.ipt z internetových stránek Xtreme engineering: Shrnutí pojmů 2.3. Náčrt, prvek, vysunutí, rotace, šablonování, tažení, spirála, žebro, reliéf. Otázky Jaké jsou základní kroky při tvorbě tělesové součásti?

48 Úloha č. 1: Vytvořte model vzduchového chladiče. Modelování tohoto chladiče je typickým zástupcem prvku tažení, jelikož chladič je vyráběn jako tyčový hliníkový profil. Nakreslete náčrt dle výkresu a použijte nástroj tažení, kterým zvolíte délku chladiče (například 300 mm).

49 Úloha č. 2: Vytvořte model elektrolytického kondenzátoru. Kondenzátor je válcové těleso, pro které je typický konstrukční prvek rotace. Nakreslete náčrt obdélníku, který nechejte rotovat o 360 dle středové osy. Následně na horní rovině nakreslete dva přípojné kontakty.

50 Úloha č. 3: Vytvořte model IGBT tranzistoru v pouzdře SEMITRANS 2. U tohoto modelu se nejčastěji vyskytují konstrukční prvky vysunutí a otvor. Detailní postup vytvoření tohoto modelu je popsán v předchozí kapitole.

51 Úloha č. 4: Vytvořte model IGBT tranzistoru v pouzdře SEMITRANS 3. Postup vytvoření modelu je obdobný jako pro model SEMITRANS 2 v předchozí úloze.

52 Úloha č. 5: Vytvořte model MOSFET tranzistoru v pouzdře SEMITOP 3. Pouzdro SEMITOP je typickým zástupcem bezpotenciálových modulů MOSFET tranzistorů SEMIKRON s letovacími vývody. Postup vytvoření obsahuje podobné modelové prvky jako model SEMITRANS 2.

53 Úloha č. 6: Vytvořte model pouzdra šestipulsního diodového usměrňovače SKD

54 Úloha č. 7: Vytvořte model pouzdra IGBT/MOSFET budicího obvodu SKHI 22AH4.

55 2.4. Vytvoření plechové součásti Čas ke studiu: 4 hodiny Cíl: Po prostudování tohoto odstavce budete umět: definovat plechovou součást v AD Inventor; popsat tvorbu modelu plechové součásti; nakreslit plechový box. Plech Výklad Při konstrukci zařízení se neobejdeme bez plechových součástí (def. jako součásti vyrobené z materiálu o jednotné tloušťce). Nejčastěji se jedná o nejrůznější kryty či krabice pro dané zařízení, měděné propojovací pásoviny či předělovací stínicí přepážky. Vlastnosti plechových součástí v AD Inventor Styly plechů Plechové součásti AD Inventor vytváří rozviny, které přesně odpovídají požadovaným výrobním možnostem. Rozvin plechu je kontrolován dle databáze stylů plechů, které definují tloušťku materiálu, zásady pro ohyb (minimální rádius ohybu, přidání materiálu při ohybu) a technologie výštipů. Pro řízení geometrie rozvinu AD Inventor zahrnuje aplikace lineárních rozvinů, a také uživatelských rovnic a uživatelských tabulek ohybů. Obr. 60. Tlačítko a dialogové okno nastavení výchozích vlastností plechu Ohyby plechu Návrh plechových součástí se složitými ohyby urychlují inteligentní 3D modely. Tyto modely jsou optimalizovány na možnosti výrobních procesů, přičemž jejich

56 funkce umožňují vytvořit jedinou operací několik ohybů. Mezi podporované prvky patří klasické ohyby, profilové ohyby a propojování profilů plechem. Součástí řešiče rozvinu, je přesná kontrola finální geometrie návrhu. Válcované profily AD Inventor podporuje u plechových součástí také přesné virtuální prototypy obsahující válcované profily. Přechodové tvary Efektivní návrh součásti pro potrubí, násypné zásobníky materiálu nebo digestoře, u nichž je vyžadována technika ohýbacích lisů nebo tažení. Návrh a úprava rozvinů Pomocí příkazů pro rozvin a opětovné složení je možno vytvářet prvky, které využívají rozvinuté znázornění součásti. Možnost děrování, výřezů, zaoblení, zkosení a vytažení napříč celými ohýbanými plechovými pásy. Knihovny razníků AD Inventor obsahuje knihovnu se základními razníky (závěsné otvory, konektor Canon aj.). Výstupy Výstupními formáty plechových součástí je dokument součásti AD Inventor *.ipt, dále standardní výkresové formáty *.dwg či *.dxf. Při tvorbě plechové součásti postupujete podobně jako u tvorby objemové součásti: vytvoření náčrtu nadefinování stylu plechu užití konstrukčních prvků plechu vytvoření (vygenerování) rozvinutého tvaru plechu uložení plechové součásti Při vytváření konstrukčních prvků plechu pracujete s kartou nástrojů Plech (obr. 56). V následujícím textu budou blíže popsány základní prvky operace při vytváření plechového modelu. Obr. 61. Karta nástrojů Plech

57 Přehled hlavních nástrojů pro vytváření plechových součástí Plocha Plocha je základním konstrukčním prvkem plechové součásti. Nejprve je proveden náčrt plochy a potom příkazem Plocha vytvořena plochu. Při tvorbě plochy plechu je vybíráno z předdefinovaných materiálů, které obsahují údaje o způsobu rozvinutí a nastavení tvaru ohybu mezi plochami. Obruba Obr. 62. Tlačítko příkazu Plocha, načrtnutý profil a vytvořená plocha Použitím příkazu Obruba je přidána plocha a ohyb plechu k existující ploše plechu. Příkazem Obruba lze určit hloubku, úhel obruby, orientaci (zda bude obruba vytvořena uvnitř nebo vně) a šířku nebo odsazení nové obruby. Profilový ohyb Obr. 63. Tlačítko příkazu Obruba, nastavení obrub a hotová obruba Profilový ohyb je definován pomocí náčrtu (který se skládá z čar, oblouků, křivek a eliptických oblouků), jenž je kolmý k hraně na profilu na existující ploše. Profilový ohyb lze odsadit do obou stran náčrtu profilu. Obr. 64. Tlačítko příkazu Profilový ohyb, vytváření ohybu a hotový prvek

58 Šablonová příruba Prvek plechu Šablonová příruba definuje svůj tvar ze dvou geometrií náčrtů. Geometrie náčrtu může reprezentovat plochu plechového materiálu nebo středovou rovinu materiálu. S nástrojem Šablonová příruba je možné se setkat například při práci se žlaby, přechodkami plechového potrubí, výparníky ventilací, digestořemi aj. Lem Obr. 65. Tlačítko příkazu Šablonová příruba, vytváření příruby a hotová příruba Lemování plechu se obvykle provádí jako ohyb jedné nebo více tloušťek materiálu podél hrany plochy. Lem dodává plechové hraně pevnost a tuhost a zároveň umožňuje vytvořit hladkou, zaoblenou vnější hranu součásti tak, aby nedošlo k náhodnému zranění. Ohyb Obr. 66. Tlačítko příkazu Lem a vytváření lemu Prvky ohybu plechu slouží ke spojování ploch plechu, které byly vytvořeny v určitém místě tak, aby splňovaly určitá kritéria návrhu. Výběrem hran u existujících prvků plechu bude přidán materiál ohybu definovaný stylem plechu do modelu. Obr. 67. Tlačítko příkazu Ohyb, trajektorie pohybu a ohnutý plech

59 Přehled hlavních nástrojů pro úpravu plechových součástí Vyříznutí Příkaz Vyříznutí odstraní materiál, dle načrtnutého uzavřeného tvaru z plochy plechu. Obr. 68. Tlačítko příkazu Vyříznutí, výběr plochy výřezu a hotové vyříznutí plechu Vystřižení rohu Prvek Vystřižení rohu může být vytvořen automaticky při vytváření jiných prvků (například vytváření obruby), nebo v případě potřeby ručně během procesu návrhu. Při automatickém vytváření jsou možnosti nastaveny na výchozí hodnoty definované pravidlem plechu. Pravidla plechu mohou být změněna tak, aby vyhovovala specifikům návrhu, která jsou pro jednotlivé rohy individuální. Razník Obr. 69. Příkaz Vystřižení rohu V případě návrhu velkého počtu plechových součástí, se setkáváme s velkou sbírkou razníků k vytvoření běžných i speciálních vyříznutí a reliéfních prvků na součástech. K začlenění těchto prvků do modelů plechových součástí lze využít právě již v knihovně předdefinovaných tvarů těchto razníků. Obr. 70. Příkaz Razník, umístění razníku na ploše a hotový proseknutý a prolisovaný plech

60 Řešený příklad 5 Vytvořte jednoduchý plechový box kryt zařízení. Na následujícím příkladu jsou vysvětleny základní operace při konstrukci modelu plechové součásti na obrázku 71. Obr. 71. Výsledný model plechového boxu 1) Vytvořte nový soubor Plechovy_box.ipt. Pokud začnete kreslit plech jako objemovou součást (v prostředí pro objemové součásti), je možnost se po dokončení prvního náčrtu přepnout do režimu plechové součásti pomocí tlačítka Převést na plech. Tento příkaz se nachází vpravo na kartě Systémové prostředí. 2) V režimu náčrtu nakreslete podstavu plechového boxu. Klikněte na nástroj obdélník, načrtněte tvar, okótujte jeho strany (400 x 350 mm) a ukončete režim náčrtu. 3) Nyní nadefinujte materiál a tloušťku plechového boxu. Na panelu Plech vyberte nástroj Výchozí plechy. Dialogové okno nastavte dle obrázku 72: Pravidlo plechu Výchozí_mm ; zrušte zaškrtnutí políčka Použít tloušťku z pravidla a do okénka vpravo vepište hodnotu tloušťky plechu 1 mm. Následně vyberte Styl materiálu Ocel. Pravidlo rozvinu nechejte nastaveno na výchozí hodnotě. Obr. 72. Tlačítko příkazu Výchozí plechy a nastavení

61 4) Nyní určete základní plochu plechové součásti. Vyberte nástroj Plocha a následně klikněte do plochy obdélníku ohraničené náčrtem. Obr. 73. Tlačítko nástroje Plocha a výběr plochy z náčrtu 5) Následuje vytvoření bočních stěn plechového boxu nástrojem Obruba. Zaměřte se na první záložku Tvar. V pravé části dialogového okna Obruba přepněte na výběr režimu smyčky. Úhel obruby nechte nastaven na 90 a zvolte výšku 150 mm. Dále je důležité nastavení Polohy ohybu, a to především, pokud byste chtěli víko pro tento box. V tomto případě je nutné nastavit Polohu ohybu na Mimo meze základní plochy (1. tlačítko) pro spodní box a Ohyb z přilehlé plochy (2. tlačítko) pro víko. Obr. 74. Vytvoření obruby plechového dílu

62 6) Stejným postupem jako v předchozím bodě udělejte 15 mm obrubu na horní hraně boxu. Pokud se při výběru hran spletete a označíte hranu jinou, než na které chcete udělat obrubu, její odznačení provedete obětovným klinutím se současným stisknutím tlačítka Shift. Povšimněte si nyní symbolů na hranách a rozích označených hran. Kliknutím na tyto symboly můžete individuálně nadefinovat hranu (odsazení ohybu, šířka ohybu apod.) a styl výštipu rohu. Obr. 75. Individuální úprava rohu a ohybu při vytváření ohybu 7) V následujících krocích se zaměříte na výřezy v plechovém boxu. Vytvořte si otvor pro ventilátor standardního rozměru 80 x 80 mm. Dle níže uvedeného obrázku sestrojte náčrt. Po ukončení režimu náčrtu, klikněte na tlačítko Vyříznutí. Vyberte tvary, které chcete odstranit. Pokud některé tvary nejdou vybrat, znamená to, že tyto tvaru nejsou uzavřené oblasti (např. nedotažené spojení hran). Poté je nutné vrátit se do režimu náčrtu a toto opravit a následně opakovat operaci Vyříznutí. Obr. 76. Aplikace prvku Vyříznutí

63 8) Obdobným způsobem provedete vyříznutí větrací mřížky na protější straně boxu. Vytvořte náčrt jednoho větracího výseku a proveďte vyříznutí. Obr. 77. Vyříznutí jednoho prvku Pro vytvoření ostatních otvorů použijte nástroj Obdélníkové pole komponentů. Klikněte na tlačítko příkazu Obdélníkové pole, vyberte geometrii (pokud je geometrie velmi malá a nelze se myší na ni trefit, můžete ji vybrat kliknutím na prvek v panelu prohlížeče). V dialogovém okně Obdélníkového pole vyberete kliknutím na stávající geometrii směry pole, počet výskytů (počítáno celkově s již vytvořeným prvkem) a rozteč (vzájemná vzdálenost dvou stejných bodů na geometrii) nebo vzdálenost (rozměr celého pole). Obr. 78. Obdélníkové pole prvků 9) Dále vytvořte tři otvory. (Vycházejte z postupu vytvoření prvku Otvor, který již byl detailně popsán v části konstrukce objemového prvku.) V případě plechové součásti je postup zcela stejný. Jedná se o tři otvory průměru 20 mm, jejichž středy jsou od boční hrany boxu vzdáleny 35 mm. Od spodní hrany jsou pak hodnoty kót středů vzdáleny postupně o 24,3 mm, 73 mm (střed hrany) a 121,6 mm.

64 10) Posledním konstrukčním prvkem na plechovém boxu je čtvercový výřez se čtyřmi úchyty. a) Načrtněte čtverec o straně 100 mm, jenž je vzdálený 23 mm od obou hran. b) Proveďte vyříznutí čtverce. c) Nyní nakreslete plošky úchytů, které jsou vzdáleny od roviny základního plechu o 20 mm. Jelikož nemáte v modelu žádnou hranu ani plochu v této vzdálenosti, musíte proto vytvořit pomocnou rovinu. Klikněte na tlačítko Rovina a vyberte plochu s výřezem. Při současném držení levého tlačítka myši posuňte pomocnou rovinu do požadované vzdálenosti, či přímo z klávesnice zadejte přesnou hodnotu vzdálenosti pomocné roviny. Následně nakreslete náčrt na takto vytvořené pomocné rovině. Obr. 79. Vytvoření náčrtu na pomocné rovině d) Z nakresleného náčrtu vytvořte plochy. Stejně jako na začátku tohoto modelu využijte příkazu Plocha. e) Takto vytvořené plechové plošky spojte s předním plechem použitím příkazu Ohyb. Kliknutím vyberte hrany, mezi nimiž má být ohyb, nastavíte poloměr a tvar ohybu. Totéž provedete i u ostatních ohybů. Obr. 80. Použití konstrukčního prvku Ohyb

65 11) Posledním prvkem tohoto modelu jsou čtyři otvory v horních obrubách boxu. Opět se jedná o prvek Otvor, vytvořený pomocí středů v náčrtu. (středy umístěny na střed obruby a 70 mm od horní i spodní hrany, nastaven metrický závit M4 x 0,5 mm) 12) Model plechového boxu je hotov. Obr. 81. Nastavení otvorů se závitem Obr. 82. Kompletní model plechového boxu

66 Rozvinutý a ohnutý model Prostřednictvím nástroje Vytvořit rozvin je 3D model plechu možno rozložit do roviny a vypočíst potřebný materiál. V prohlížeči součásti přibude nová položka Rozvin, a bude-li tato položka aktivní (ostatní položky jsou zašednuté), zobrazí se rozvinutý stav modelu. Při úpravách modelu se rozvin automaticky aktualizuje. Úpravy mohou být provedeny u rozvinu, což zjednoduší následné výrobní operace. Pokud se však model vrátí do složeného stavu, nebudou tyto úpravy viditelné. V prostředí plechu můžete vytvářet ohnutý model a rozvinout jej. Rozvin se obvykle používá pro detailní zpracování. Příkazy plechu, které se používají pro práci s rozvinem, mohou poskytovat velmi důležité informace pro následné zpracování. Pro vytvoření rozvinu, klikněte na nástroj Vytvořit rozvin na kartě nástrojů Plech. Pomocí nástroje Přejít na ohnutou součást se vrátíte zpět do režimu součásti a následně do prostředí rozvinu, vcházíte po kliknutí na tlačítko Přejít na rozvin. Obr. 83. Zobrazení způsobu přecházení mezi režimem ohnuté součásti a rozvinutým modelem Další zdroje Tento model je možné stáhnout ve formátu.ipt z internetových stránek Xtreme engineering: Shrnutí pojmů 2.4. Styly plechů, plocha, obruba, profilový ohyb, šablonová příruba, lem, ohyb, vyříznutí, vystřižení rohu, razník, obdélníkové pole, pomocná rovina, rozvin.

67 Otázky Jak definujeme plechovou součást? 2. Jak postupujeme při tvorbě plechové součásti? 3. K čemu slouží rozvin plechové součásti? Jak se dá využít? Úlohy k řešení 2.3. Vytvořte modely následujících plechových součástí: 1. Plech 1 2. Plech 2

68 2.5. Vytvoření sestavy Čas ke studiu: 4 hodiny Cíl: Po prostudování tohoto odstavce budete umět: definovat pojmy vztahující se k sestavě v AD Inventor; popsat tvorbu modelové sestavy, svařence a využití modelů Obsahového centra; vytvořit modelovou sestavu a využívat Obsahové centrum. Výklad Sestava Sestava AD Inventor je dokument (přípona *.iam - Inventor AsseMbly), do něhož jsou umísťovány komponenty (objemová tělesa, plechy, soubory Obsahového centra), které se chovají jako jedna funkční jednotka. Vzájemné vazby mezi komponentami určují jejich relativní polohu v sestavě. Nástroje sestavy ovládají celé podsestavy a sestavy. Seskupit lze součásti, které se budou chovat jako jedna jednotka podsestava, která je vložena do jiné sestavy. Vkládané součásti lze vybírat z již hotových modelů nebo je definovat pomocí náčrtu a nástrojů součásti v rámci sestavy. Během těchto operací jsou všechny ostatní komponenty sestavy viditelné, takže je možné kontrolovat jejich vzájemné umístění v sestavě. Panel prohlížeče sestavy umožňuje spravovat vazby jednotlivých komponentů i jejich prvky a náčrty, zapínat a vypínat jejich viditelnost v sestavě a provádět další úkoly. Při vytváření sestavy komponentů pracujete s kartou nástrojů Sestavení (obr. 84). V následujícím textu budou přiblíženy základní nástroje operace při vytváření sestavy komponentů. Obr. 84. Karta nástrojů sestavení

69 Popis nejpoužívanějších příkazů karty nástrojů Sestavení Umístit Zprostředkovává výběr jedné nebo více komponent, které budou umístěny do sestavy. Komponenty jsou jednotlivá objemová tělesa, plechové díly nebo mohou být vloženy i podsestavy, které se chovají jako samostatné celky. Je doporučené vkládat komponenty, které jsou ve složce projektu, aby při kopírování do jiného počítače nebylo na komponenty mimo projekt zapomenuto. Kromě uživatelem vytvořených komponentů je možné do sestavy vkládat i soubory Obsahového centra, které poskytují normalizované součásti (spojovací součásti, ocelové tvary, součásti hřídelí atd.) a prvky (více o Obsahovém centru v následující kapitole). Vytvořit Obr. 85. Umístění komponentů do sestavy Vytvoří součást nebo sestavu přímo v existující sestavě. Při vytváření je určena rovina, na které bude nový komponent. Dále je vytváření komponentu shodné, jak již bylo popsáno výše. Pole komponent Zkopíruje jednu nebo více komponent a uspořádá výsledné výskyty do obdélníkového nebo kruhového pole. Obr. 86. Tlačítko příkazu Pole a ukázka obdélníkového a kruhového pole

70 Zrcadlení komponent Příkaz Zrcadlit je výhodný při navrhování součástí symetrických podle roviny nebo osy. Při modelování sestavy je vytvořena pouze polovina sestavy a zrcadlením podle středové roviny je vytvořena druhá polovina sestavy, která je tvořena přesnými kopiemi komponent. Příkazem Zrcadlit je možno takto vytvořené komponenty ukládat jako nové soubory. Obr. 87. Zrcadlení komponent Kopírování komponent Je možné kopírovat a vkládat konstrukční prvky v souboru součásti nebo mezi otevřenými soubory součástí pomocí schránky Windows. Vkládat lze pouze v prostředí modelování součásti. Implicitně se nezkopírují závislé konstrukční prvky, jsou kopírovány pouze explicitně vybrané prvky. Nahradit Příkazem Nahradit se zamění jednu nebo více komponent. Při výběru komponenty v prvku pole jsou nahrazeny všechny výskyty této komponenty v poli. Omezit Příkaz Omezit neboli vazba komponent. Slovník definuje slovo vazba jako určité omezení nebo uzavření ve stanovených hranicích. V AD Inventor je vazba použita pro ovládání geometrie v náčrtu a ke stanovení vztahů mezi komponentami umístěnými do modelů sestavy. Vazby sestavy odebírají stupně volnosti mezi dvěma vybranými komponentami a umísťují je relativně vůči sobě. Obr. 88. Tlačítko Omezit a vzájemná vazba IGBT modulu a proudového čidla

71 Rozpiska Rozpiska obsahuje seznam komponentů obsažených v sestavě. Editací rozpisky lze upravovat a vytvářet nové ivlastnosti, struktury rozpisek pro komponenty, možnost nastavení přepsání množství komponent, vytvoření čísel položek nebo podrobné identifikace komponent pro tvorbu kusovníků a dalších asociativních seznamů z rozpisky. Každá úprava vlastností, která se koná v dialogu Rozpiska, je ihned uložena do kusovníku, jenž je zobrazen na výkrese. Každý sloupec rozpisky představuje vlastnost komponenty. Obr. 89. Tlačítko příkazu rozpiska a výřez z rozpisky sestavy

72 Řešený příklad 6 Vytvoření jednoduché sestavy komponent. Na následujícím příkladu bude krok po kroku ukázáno, jak vytvořit z virtuálních modelů modelovou sestavu. Vyzkoušíte si, jak postupovat při sestavování modelů do sestavy postupným omezováním stupňů volnosti jednotlivých komponent. Vytvoříte modelovou sestavu plechového boxu, v němž bude vzduchový chladič s třemi IGBT moduly a třemi kabelovými vývodkami. Obr. 90. Náhled zadané sestavy 1) Vytvořte nový soubor sestavy výběrem typu norma.iam z dialogového okna nového souboru. 2) Umístěte první součást do sestavy tak, že její souřadný počátek bude totožný s počátkem sestavy. První součást vložená do sestavy je automaticky nastavená jako pevná (jsou odstraněny všechny stupně volnosti s komponentou nelze potáhnout myší). Všechny ostatní komponenty jsou potom umístěny vzhledem ke konstrukčním prvkům první součásti nebo dalších umístěných komponent. Vazby sestavy definují vztahy komponent. a) Prvním komponentem, který budeme umísťovat do sestavy, je plechový box. Na panelové liště Sestavení klikněte na tlačítko Umístit. b) Vyhledejte požadovanou součást a klikněte na Otevřít. První komponent se automaticky vloží do sestavy. Následným klikáním do plochy sestavy můžete přidávat více komponent. Pokud chcete vkládání komponent ukončit, stiskněte klávesu Esc. 3) Umístěte další komponent vzduchový chladič. a) Opět jako při vkládání prvního komponentu klikněte na příkaz Umístit. Vložte model chladiče (na libovolné místo).

73 b) Vytvořte vazbu chladiče a plechového boxu. Vazby sestavy odebírají stupně volnosti mezi dvěma vybranými komponentami a umísťují je relativně vůči sobě. Kliknutím na nástroj Omezit se otevře dialogové okno Vložit vazbu. Určuje typ vazby a zobrazuje řešení použité pro umístění komponent dříve, než použijete vazbu. Mění typ vazby a umístí vazby při zobrazeném dialogu. Když vyberete plochu, křivku nebo bod (včetně středu), šipka ukazuje výchozí směr řešení. Klepnutím na ikony vazby v dialogu změníte řešení. Typy vazeb: proti sobě úhlová tečná vložit Zobrazí účinek vazby na vybrané geometrii. Jakmile jsou provedeny oba výběry, podkótované objekty se automaticky přesunou do zakótovaných poloh. Výchozí nastavení je zapnuto. Vypnutím možnosti vypnete náhled. Vybere geometrii (plochu) na dvou komponentech, aby je bylo možné vazbami spojit. Určením jedné nebo více křivek, rovin nebo bodů můžete definovat, jak do sebe prvky zapadají. Způsob řešení vazby orientace rovin, které budou tvořit vazbu. Jestliže je pole Odsazení prázdné, vložte vzdálenost a orientaci pro vazbu proti sobě, vazbu stejného směru a vazbu úhlovou. Obr. 91. Tlačítko příkazu a dialogové okno Omezit c) V dialogovém okně Vložit vazbu vyberte typ vazby proti sobě, poté v části výběr klikněte na 1 určení první plochy vazby a vyberte plochu na modelu (spodní hrana chladiče). Následně klikněte na výběr roviny 2 (vnitřní rovina plechového boxu). Nastavte odsazení na 0 mm, typ řešení proti sobě a klikněte na tlačítko Použít. Tímto máte provedené omezení vzájemného pohybu komponentů v jedné rovině. Stejným způsobem provedete omezení vazeb i ve zbylých dvou rovinách.

74 Obr. 92. Nastavení první vazby komponentů chladič plech Obr. 93. Nastavení omezení komponentů v druhé a třetí rovině 4) Následuje vložení dalšího komponentu IGBT modulu. Tento modul umístěte přímo na chladicí desku (odsazení 0,0 mm), od čelní hrany chladiče bude odsazen o 60 mm a od boční hrany o 3,5 mm. 5) Pro další komponenty můžete (jelikož jich není moc) opakovat předchozí postup a takto je ukotvit do vazby. Nicméně pohodlnější a rychlejší postup je využít nástroj Pole. Stejně jako využití pole v režimu náčrtu, či prvku, je podobné využití pole i v sestavě. a) Klikněte na tlačítko Pole.

75 b) Vyberte komponent, určete směr komponentů pole a orientaci. c) Nastavte počet výskytů (3x) a vzájemnou vzdálenost mezi výskyty (50 mm). Obr. 94. Příkaz Pole a nastavení dialogového okna 6) Umístěte poslední prvek do sestavy kabelové vývodky. Postup vložení bude obdobný jako v předchozích bodech, bude použit jiný typ vazby vložení. Následně zbylé dvě vývodky vložíte pomocí pole. Obr. 95 Nastavení typu vazby vložení 7) Modelová sestava je hotova. Výpis použitých komponentů je uveden v prohlížeči sestavy. Dvojklikem myši na vybraný komponent se dostáváte ze sestavy do prostředí součásti a můžete tak upravovat komponent přímo v sestavě (ostatní komponenty jsou zprůhledněny na pozadí). Klepnutím pravým tlačítkem myši na komponentu můžete z menu mimo jiné vybírat, má-li být prvek zapnut, vypnut či viditelný. Příkazem Otevřít je možné součást otevřít a upravovat v novém okně.

76 Obr. 96. Náhled na hotovou modelovou sestavu

77 Svařenec Návrh sestavy svařence je rozšířením prostředí pro modelování sestavy. Svařenec je možno vytvořit dvěma způsoby. Použitím kombinace příkazů sestavy a příkazů specifických pro svařování v prostředí svařování nebo převedením sestavy na svařenec v prostředí sestavy. Po převodu je přidán do návrhu specifický význam svaru. V sestavách svařence je vytvářena sestava, kde je možno přidat jak prvky sestavy pro přípravu modelů na sváry, tak svár jako masivní nebo kosmetický konstrukční prvek. Dalšími nástroji sestavy svařence jsou prvky obráběcích operací. Jakmile je model svařence kompletní, všechny součásti a prvky se uloží do jediného souboru sestavy pod názvem svařenec (*.iam). Všechny informace svařence (včetně detailních značek svarů a poznámek k masivním koutovým svarovým housenkám) lze ve výkresech automaticky obnovit. Podle způsobu, jakým je vytvářen svařenec, může být také vytvářen i výkres, jenž představuje různé stavy svařence. Obr. 97. Příklad svařence ocelové konzoly

78 Součásti obsahového centra Knihovny obsahového centra aplikace Autodesk Inventor poskytují normalizované součásti (spojovací součásti, ocelové tvary, součásti hřídele atd.) a prvky, které lze vkládat do sestav. Knihovna Obsahové centrum obsahuje dva typy součástí: normalizované součásti a uživatelské součásti. Normalizované součásti (například spojovací součásti, součásti hřídele) mají všechny parametry součásti definovány jako přesné hodnoty v tabulce parametrů. Uživatelské součásti (ocelové profily, nýty) mají parametry nastavené libovolně v rámci definovaného rozsahu hodnot. Obr. 98. Knihovny Obsahového centra na panelu Návrh

79 Řešený příklad 7 Na jednoduchém příkladu bude demonstrováno, jak vytvořit sestavu dvou pásovin sešroubovanou šrouby vložených z obsahového centra. 1) Vytvořte součást pásoviny se třemi otvory dle následujícího náčrtu (obr. 99). Tloušťka pásoviny je 10 mm. Součást uložíte pod názvem pasovina.ipt. 2) Dále vytvořte novou sestavu. Obr. 99. Náčrt pásoviny 3) Do sestavy vložte dvě pásoviny (pasovina.ipt) a vytvořte jejich vzájemnou vazbu podle prostředního a krajního otvoru (obr. 96.). Obr Sestava dvou pásovin 4) Na panelové liště Návrh vyberte nástroj Šroubový spoj (soubory obsahového centra využijete pro generaci šroubového spoje s pomocí tzv. Design Accelerator).

80 Výběr typu otvoru skrz vše slepý spoj Zobrazí komponenty šroubového spoje. Klepnutím na položku Klepnutím přidat spojovací prvek přidáte komponenty do šroubových spojů. Definuje typ závitu a průměr otvoru. Obr Tlačítko a dialogové okno příkazu šroubový spoj a) Vyberte Typ otvoru: Skrz vše; umístění Soustřednost. Kliknutím do modelu vyberte Počáteční rovinu, Kruhovou referenci a Ukončení. b) Vyberte typ závitu ISO metrický profil a Průměr 10mm. c) V pravé části dialogového okna klikněte na šedý pás s nápisem Klepnutím přidáte spojovací prvek a vyberte typ šroubu, podložky (pod hlavou šroubu) a podložky a matice (pod maticí). Konečné nastavení generátoru šroubového spoje je zobrazen na obrázku 102.

81 Obr Nastavené dialogové okno generátoru šroubového spoje 5) Druhý šroubový spoj proveďte stejným způsobem (nastavení dle obr. 102) s tím, že šroub bude orientován opačně. Povšimněte si, že v okně prohlížeče přibyly dvě položky šroubového spoje. K takto vytvořeným šroubovým spojům se můžete později vrátit a upravovat jejich parametry. Obr Modelová sestava pásovin spojených šrouby 6) Dalším využitím obsahového centra je přímé vkládání hotových komponentů knihovny do sestavy. 7) Na panelu nástrojů Sestavení vyberete nástroj Umístit z Obsahového centra. Obr Tlačítko nástroje Umístit z Obsahového centra 8) Otevře se dialogové okno (obr. 105), v němž vyhledejte prvek závěsného oka. Klikněte na OK a v následujícím dialogovém okně upřesněte parametry prvku. Kliknutím na tlačítko OK bude prvek vložen do sestavy. Tento prvek je následně nutné zavazbit do sestavy.

82 Obr Náhled na okno obsahového centra 9) Sestava dvou pásovin s využitím konstrukčních prvků obsahového centra je hotova. Při přenosu této sestavy na jiný počítač je nutné mít správně nastavenou cestu pro ukládání dokumentů obsahového centra (kapitola 2.2), neboť po přenosu tyto komponenty nebudou v sestavě zobrazeny.

83 Obr Náhled na hotovou sestavu s prvky obsahového centra Tipy a triky K urychlení práce v bloku sestavy práci usnadní následující klávesové zkratky (současně platí i globální klávesové zkratky): m měření, odměřování vzdáleností c vytvořit vazbu p umístit komponent ze souboru n vytvořit nový komponent Ctrl + h nahradit komponent Další zdroje Tuto sestavu je možné stáhnout ve formátu.iam z internetových stránek Xtreme engineering: Shrnutí pojmů 2.5. Sestava, vazba, pole, svařenec, Obsahové centrum, Design Accelerator.

84 Otázky Co to je sestava AD Inventor? 2. Je možné editovat komponenty, které jsou již umístěny v sestavě? 3. Jak vytvoříte svařenec z sestavy v AD Inventor. Jaké vlastnosti má typ sestavy svařenec? 4. Co to jsou knihovny obsahového centra? Jak se dají využít?

85 Úlohy k řešení 2.4. Doplňte výše navrženou sestavu komponenty dle rozložení na následujícím obrázku: Fialový komponent: 8x Elektrolytický kondenzátor 76x105 mm (úlohy k řešení 2.3., úloha č. 2) Žlutý komponent: Šestipulsní diodový usměrňovač SKD (úlohy k řešení 2.3., úloha č. 6) Zelený komponent: vzduchový tunel chladiče (úlohy k řešení 2.4., Plech č. 1) Obr Modelová sestava rozšířená o komponenty z úloh k řešení z předchozích kapitol

86 2.6. Výkresová dokumentace Čas ke studiu: 4 hodiny Cíl: Po prostudování tohoto odstavce budete umět: definovat technický výkres a jeho náležitosti; popsat tvorbu technického výkresu v AD Inventor; vytvořit výkres v AD Inventor. Výklad Technický výkres Technický výkres je zpráva od konstruktéra pro výrobu. Jedná se o dokument kreslený ve vhodně zvoleném měřítku, obsahující všechny informace nutné pro výrobu konkrétní součásti, stroje, elektrorozvodů, rozvodu inženýrských sítí, realizaci stavby atd. Zásady kreslení Technické výkresy a zejména ty, které jsou určené pro výrobu, se musí kreslit jednotně, aby byly vždy jednoznačné pro všechny uživatele. Výkres, který by umožňoval více možností výsledného tvaru nebo rozměrů součásti, je vadný, jedná o zmetek. V technických výkresech se používá zásad kreslení výkresů, zjednodušování, zvláštních symbolů a značek, které se řídí dle státní normy ČSN Strojnické výkresy. Formát výkresu Rozměry strojnických a elektrotechnických výkresů jsou dány normou dle tzv. normalizovaných formátů řady A. Rozměry formátů A: (dle ISO 216, DIN 476) Měřítko A0 841 x 1189 mm A1 594 x 841 mm A2 420 x 594 mm A3 297 x 420 mm A4 210 x 297 mm (technický výkres je tisknut na výšku) Měřítko je poměr mezi rozměry črtu na výkresu a rozměry skutečného předmětu. Volbou měřítka lze obraz rozměrného předmětu zmenšit (1 : 2, 1 : 5,

87 1 : 10, 1 : 15, 1 : 20, 1 : 50, 1 : 100) či obraz předmětu příliš drobného zvětšit (2 : 1, 5 : 1, 10 : 1). Strojírenský výkres Celková (plošná) zobrazení skutečných 3D předmětů musí být názorná a srozumitelná. K zobrazení předmětu se užívají promítání. Promítání názorné na jednu průmětnu. Jedná se o pohled na součást ve směru tělesové úhlopříčky pomyslné krychle, v níž je uzavřena součást. Toto promítání je využitelné pro rychlou názornou představu o tvaru součásti, pro výukové účely, pro návody na obsluhu strojů apod. Nevýhodou tohoto promítání je, že se objekty nedají spolehlivě kótovat a uplatňují se převážně tam, kde je rozhodující názornost. Promítání pravoúhlé (kolmé) na tři průmětny. Jedná se o pohledy na součást ve směru kolmém na stěny pomyslné krychle (hlavní průmětny - půdorysná, nárysná, a bokorysná), v níž je uzavřena součást. Plochy, na kterých se předmět promítá, nazýváme: nárys pohled zepředu, půdorys pohled shora a bokorys pohled z boku. Kótování Kótování je způsob přidělení skutečné velikosti kreslenému předmětu. Kóty značí rozměry v milimetrech (u stavebních výkresů bývá rozměr v cm), ale značka mm se nepíše. Úhly kótujeme ve stupních, minutách a vteřinách. Kótovací čáry jsou s kótovaným rozměrem rovnoběžné, pomocné čáry jsou k němu zpravidla kolmé. Řezy Zobrazení výkresových pohledů v řezu využíváme převážně u dutých součástí s členitým vnitřním tvarem. Součásti nakreslené pouze v pohledu by měly mnoho neviditelných čar, které jsou kresleny čárkovaně a zpravidla se nekótují. Poté by kótování bylo nepřehledné a znemožňovalo by čtení výkresu, a proto se takové součásti kreslí v řezech. V programu AD Inventor je postup tvorby výkresů odlišný v porovnání s 2D programy typu AutoCAD. Při tvorbě výkresu se již samotný model nekreslí, ale použije se již vymodelovaných virtuálních prototypů součástí nebo sestav, které se v jednotlivých pohledech promítnou na výkresovou plochu. Dále se již pouze upraví náhledy, řezy, detaily a kóty.

88 Řešený příklad 8 Vytvořte výkresovou dokumentaci sestavy dvou sešroubovaných pásovin z kapitoly ) Otevřete nový soubor a z dialogového okna vyberte položku výkresu - Norma.idw 2) Zobrazí se výchozí velikost výkresu A2 v orientaci na šířku. Po jeho obvodu se nachází rámeček a v levém dolním rohu razítko výkresu. Tyto položky lze měnit, popřípadě vypnout výběrem položek Default Border nebo DIN v panelu prohlížeče. a) Pokud chcete upravit, resp. vepsat položky do razítka výkresu, kliknutím na malé plus u položky DIN položku rozbalíte a poté dvakrát kliknete na Textové pole (obr. 108). Obr Výběr textového pole pro úpravu vlastností výkresu b) Následně se otevře kontextové okno s tabulkou, která informuje o položkách, které jsou obsaženy v rohovém razítku výkresu. c) Klikněte na ikonu vlastnosti v pravém horním rohu. Zobrazí se okno ivlastnosti. V tomto okně můžete upravit vlastnosti výkresu nadpis, autor, vedoucí, společnost, kreslil, schválil atd.

89 Obr Úprava vlastností výkresu 3) Po potvrzení se provedené změny zobrazí v razítku výkresu (je-li položka definována v návrhu razítka). 4) Proveďte změnu formátu výkresu na velikost A3 orientovaného na šířku. a) V panelu prohlížeče klikněte pravým tlačítkem myši na aktivní list a vyberte položku Upravit list. b) Otevře se dialogové okno Upravit list, do nějž vypíšete název listu, vyberete velikost (formát) výkresu, orientaci výkresu, polohu rohového razítka, popřípadě označení revize, možnost tisku výkresu, popřípadě, jestliže bude výkres započítán do celkového počtu listů v souboru výkresu.

90 Obr Nastavení atributů výkresu 5) Nyní je předpřipravený první list výkresu a může na něj být umístěn Základní pohled (obr. 111). a) V panelu nástrojů Umístění pohledů klikněte na tlačítko Základní pohled. b) Vyberte součást nebo sestavu, kterou chcete umístit na výkres. c) Určete měřítko výkresu a kliknutím na symbol žárovky jej zobrazte. d) V pravé části dialogového okna můžete volit typ aktuálního pohledu, který bude zobrazen na výkrese. e) Zvolte styl zobrazení pohledu zobrazit v daném pohledu skryté hrany, odstranit z pohledu skryté hrany, zobrazit v daném pohledu stínovaný model. f) Potvrzením výběru ukončíte dialogové okno a umístíte pohled na list výkresu.