Cvičení 1 z předmětu CAD I ÚVOD DO PARAMETRICKÉHO 3D MODELOVÁNÍ Pro/ENGINEER WildFire 4.0 Parametrický 3D model tělesa je model, který je již od počátku jeho tvorby svázán se systémem vazeb a kót, které popisují jeho rozměry a geometrii. Veškeré rozměry jsou kdykoliv modifikovatelné pouhou změnou číselného údaje u příslušné kóty. S touto variabilitou modelu musíte počítat již od počátku jeho tvorby a navrhnout systém popisu geometrie tak, aby eventuelní pozdější změnou rozměru nějaké kóty nedošlo k deformaci nebo rozpadnutí modelu (i tak ovšem není nic ztraceno, nevyhovující kóty nebo vazby je možno nahradit jinými, někdy ovšem za cenu složitých operací). Cílem prvního cvičení je osvojení základních postupů tvorby parametrického 3D modelu na jednoduchém modelu svěrky (viz následující obr.). Poznámka: Dále uvedený postup tvorby modelu je jen jedním z mnoha možných, ke stejnému výsledku je možné dojít různými postupy. Vzhledem k omezenému prostoru zde bude vysvětlena vždy jen jedna varianta řešení. 1. Spuštění Pro/ENGINEERa a vytvoření nového modelu Ze složky PROE, která je na ploše před Vámi, spusťte dávkový soubor Pro/ENGINEER. Po nastartovaní dostanete prostředí s roletovými menu ve standardních barvách. Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 přináší mnoho změn do oblasti dříve známé jako Model Tree (strom modelu), která je nyní označována jako Navigátor - centrum všech konstrukčních nástrojů. Záložky v horní části navigátora umožňují přímý přístup k různým možnostem. K otevření a zavření použijte rám k minimalizaci či maximalizaci navigátora. Navigátor obsahuje níže uvedené záložky: Model navigátor První záložkou je Model tree (strom modelu). Pomocí pravého tlačítka lze např. přejmenovávat prvky pokud pracujete na modelu nebo sestavě.., přistupovat do hladin a vybírat více položek pomocí SHIFT. Pracovní prostory Máte nyní a pomocí této záložky lze procházet složky a adresáře ve vašem počítači přímo v Pro/ENGINEERu. Odtud se můžete připojit k Windchillu a workspacům Pro/INTRALINKu stejně tak jako k projektům ProjectLinku, FTP serverům atd. Navigátor řešení Záložka řešení nabízí připojení ke službám jako jsou online katalogy, nástroje pro spolupráci na projektu a linky do uživatelské oblasti PTC.com a PTC/USER. Každé řešení je ovládáno pomocí samostatného prohlížeče. 1
Zahájení práce: V levém horním rohu najdete roletu označenou File, volte New, Part a Solid (implicitní). Zadejte jméno součásti sverka a OK. Zrušte případné zakliknutí okénka Use default templete. Vyberte šablonu mmns_part_kst. Vyplňte Parametres a OK. Uložte volbou v roletovém menu File, Save, v dialogovém panelu Save Object vyberte svůj adresář Documents and Setings. Ukládání provádějte průběžně během celé tvorby modelu. 2. Základy ovládání Při výchozím nastavení určuje střed posuvu a otáčení kurzor, nicméně lze využít jako střed otáčení i střed modelu. Otáčení modelu provádíme stlačením prostředního tlačítka a pohybem myši. Rotace modelu - stlačením CTRL a prostředního tlačítka a posuvem myši vlevo a vpravo. Zoom - lze využít kolečka myši k přiblížení a vzdálení modelu, případně stlačením CTRL a prostředního tlačítka a posuvem myši nahoru a dolů. Posuv modelu - stlačením SHIFT a prostředního tlačítka a pohybem myši. Příkazy se volí z roletového, nebo ikonového menu. Rozpracovaný (editovaný) prvek je v dolní části obrazovky. Čtení stavového řádku je nezbytně nutné pro orientaci v příkazech. Helpový řádek pomáhá s výběrem příkazu. Roletová menu, nástr. lišta systému, navigátor, zobrazování pom. prvků, nástr. lišta prvků, strom tělesa, help příkazů, stavový řádek, pomocné prvky, editovaný prvek, typ výběru. 2
3. Základní princip tvorby modelu Tvorba modelu součástky (jinak řečeno dílu, partu či tělesa), po automatickém vytvoření pomocných prvků začíná konstrukcí základní části základním prvkem (feature). K němu se pak postupně připojují další prvky, tvořící jednotlivé detaily (další prvky stromu), až vznikne celý model. Z prvků se vytváří strom tělesa a vztahy mezi prvky jsou závislosti rodičů a dětí. Postup tvorby základního prvku i každého ze všech následujících prvků je naprosto totožný a sestává ze čtyř hlavních na sebe navazujících postupných kroků: 1. volba náčrtové roviny, orientace skici, určení referencí (pro automatické kótování), 2. náčrt, 3. vazby a kóty náčrtu, 4. vytvoření prvku. 4. Konstrukce svěrky 4.1. Základní prvek V případě výše uvedené svěrky zvolíte za výchozí základní prvek například placku dle obrázku vpravo. Tu vytvoříte pomocí příkazu v roletovém menu stiskem Insert, Extrude. Krok 1 - volba náčrtové roviny V zobrazeném menu editovaného prvku ve spodní části obrazovky zvolte červeně zobrazený Placement, dále Define. Zobrazí se panel Sketch (viz. obr.). Zvolená šablona má předdefinované základní roviny FRONT, TOP, RIGHT a souřadný systém. Náčrtová rovina bude FRONT. Výběr se provádí ukázáním na její hranu - vysvítí se. Vyberte Front, určete směr vytváření tělesa, tlačítko Flip. Dále orientace náčrtové roviny. Volte Right a ukažte na rovinu Right viz. obrázek a stiskněte Sketch. Na obrazovce se čelně zobrazí zvolená skicovací rovina s tmavým pozadím. Pro/ENGINEER je povinný parametrický modelář, jehož skica musí mít 0 stupňů volnosti (jednoznačné zakótování je prováděno automaticky od tzv. základních referencí, zobrazených hnědými čárkovanými čarami). V našem případě jsou nabídnuté 2 reference, které jsou pro automatické kótování dostačující. Panel nastavení referencí se již automaticky nezobrazuje, ručně jej můžete otevřít z roletového menu Sketch, References. Zobrazení vypnete tlačítkem Close. Krok 2 návrh Vytvoření návrhu představuje nakreslení půdorysu profilu, ze kterého pak půjde vysunutím (Extrude) vytvořit prvek. Návrh se vytváří vždy v náčrtové rovině a k jeho nakreslení se použijí klasické objekty úsečka, kružnice, oblouk, křivka atd. Protože se z návrhu časem stane prvek, měl by návrh zpravidla tvořit uzavřený obrazec a jeho čáry by se neměly křížit a překrývat. Pro analýzu náčrtu jsou určeny nové ikony v horní nástrojové liště. Na rozměrech náčrtu teoreticky nezáleží (ty dodáte kótami) a systém se dokáže vypořádat i s jeho částečnou křivostí (s tou by se to ale nemělo přehánět). Měřítko je vždy 1:1. 3
Pro naši placku vyrobíte půdorys např. ze tří úseček a jednoho oblouku a mohl by vypadat např. nějak takto nebo takto, levý dolní roh je umístěn do souřadného systému. Příkazy najdete buď v roletě Sketch nebo na ikonách vpravo. Pro jednoznačnost v dalším textu budou použity pouze příkazy v roletovém menu. Při kreslení ukazujte na body levým tlačítkem myši a příkaz ukončete prostředním tlačítkem. Pravé tlačítko slouží pro výběr dotazem, nebo pro editaci nakreslené entity. Tlačítko je třeba vždy chvíli podržet, aby se vysvítilo menu s možnými příkazy. Úsečky nakreslete příkazem Line, a oblouk příkazem Arc, 3Point/Tangent End. Je možné udělat hned oblouk tečný k úsečkám, ale není to nutné. V případě, že se Vám něco nepovede, volte roletu Edit, Modify ukažte na entitu a pravé tlačítko myši zobrazí nabídku editačních příkazů. Dále příkazem Sketch, Circle, Center and Point nakreslíte kružnici soustřednou s obrysovým obloukem. Vazbami náčrtu jsou vertikálnost, horizontálnost, kolmost a tečnost, umístění bodu na střed přímky, sjednocení bodů (kolineárnost), symetričnost, shodnost délky úsečky či oblouku a rovnoběžnost. Aby náčrt držel pěkně pohromadě je dobré zavazbit ho co nejvíce a zakótovat teprve to, co už vazbou řešit nejde. Dáte-li mezi přímku a oblouk vazbu tečnost, je to zaprvé rychlejší než všechno kótovat a když pak někdy časem změníte šířku, změní se automaticky i oblouk tak, aby tečnost byla dále zachována. Vazby se přidávají z menu Sketch, Constrain a vymazávají stejně jako entity. Nejprve si pomocí zobrazení vazeb prohlédneme, které vazby tam dosadil systém sám a které tam chybí. Zobrazení vazeb lze vypnout ikonou v nástrojové liště pomocných prvků. Kolmost úseček je možno dosáhnout tak, že dvě vodorovné budou mít vazbu horizontální a jedna svislá vertikální nebo tam může být kolmost mezi úsečkami ne oboje najednou, to by bylo převazbené. I v případě použití kolmostí by však měla jedna z úseček zůstat horizontální nebo vertikální, aby náčrt nemohl plavat v prostoru. Vazba se přidá tak, že se v menu Constrains nejprve vybere požadovaná vazba a pak se ukáže na objekty, ke kterým se vazba má přiřadit. Přiřadíte-li již všechny potřebné vazby, volíte Close v menu vazeb. Jde-li o kolmost nebo tečnost (tj. vlastně návaznost dvou čar), musí se po volbě vazby postupným ukázáním vybrat dvojice čar, 4
kterých se vazba bude týkat. I zde je možno takových dvojic vybrat postupně více. Počet potřebných kót se tím snižuje. A můžete kótovat. Hned po nakreslení jsou ve skice automaticky zobrazeny šedou barvou kóty. Tyto kóty můžete respektovat nebo vytvořit vlastní. Kóty přidáte tak, že v roletovém menu zvolíte Sketch, Dimension, Normal... Na výzvu výběru vyberete levou svislou čáru, na další výzvu oblouk a potřetí kliknete prostředním tlačítkem myši do místa, kde chcete kótu mít a vyberte, zda-li je kóta tečná nebo ze středu, volte tečná systém poté kótu zobrazí. Pak zakótujete šířku klikněte na levou svislou čáru a ve druhém kroku již klikněte do místa, kde chcete kótu. Příkazem z roletového menu Edit, Modify a zaměníte hodnotu délkové kóty na 100 a na kružnici na 80. Pokud je Váš obrázek shodný s výše uvedeným, volte z roletového menu Sketch, Done. Na obrazovce se objeví nabídka nového tělesa s předvoleným zaměnitelným vysunutím. Krok 4 - vytvoření prvku Nyní se na obrazovce zobrazí menu - řádek ikon tvořeného prvku, kde je předvolena ikona s kostkou - typ prvku tažení a ikona slepého vysunutí na jednu stranu (třetí zleva). V okénku vedle ní změňte výšku vysunutí na 20, nezapomeňte Enter. Volby v tomto řádku je možné kdykoliv editovat. Pokud chcete jiný typ prvku, musíte tento prvek zrušit tlačítkem křížek. V menu editovaného prvku zmáčkněte vpravo zatržítko. Pokud je vše správně zadané, vytvoří se první prvek v šedé barvě. Ve stromu tělesa se objeví prvek Extrude 1. Stlačíte prostřední tlačítko myši. Pohybujeme-li nyní myší (se stále stisknutým tlačítkem), model se plynule otáčí už je vidět, že je to opravdu prvek. Typ zobrazení (drátový nebo vyplněný) přepínáte stiskem ikon s kostičkou v nástrojové liště systému. Zvolte Save a Enter. 4.2. Nálitek Nyní vyrobíte nálitek pro utahovací šroub. Volte znovu v roletovém menu Insert, Extrude. Krok 1 volba náčrtové roviny. Klikněte Placement a Define. V menu Sketch zvolte Use previous a Sketch. Krok 2 náčrt Změňte zobrazení prvního prvku na drátový. Zvolte příkaz Sketch, Centerline, zadejte osu nového prvku vodorovně dvěma body, osu připevněte vazbou ke středu válcového otvoru. Příkazem Sketch, Edge, Use zkopírujte kruhovou hranu placky a příkazem Sketch, Line přikreslete tři úsečky. Příkazem z roletového menu Edit, Trim, Corner ukažte 5
vždy na vodorovnou čáru a část oblouku, která má zůstat. Oblouk se ořeže, získáme uzavřený obrys. Jako vazbu použijte Symetric about centerline, vyberte vždy prvně osu, potom dva koncové body vodorovných úseček. Zakótujete již známým způsobem šířku na 30 a délku na 115 podle obrázku, skicu ukončete z menu Sketch, Done. Krok 4 - vytvoření prvku V menu bude zatržena ikona s kostkou - typ prvku tažení a ikonu (třetí zleva) přepněte na ikonu s červenou značkou roviny, znamenající vybrat vysunutí až k bodu, křivce, ploše nebo rovině Extrude to selected point, curve... Na obrazovce vyberte správnou rovinu na tělese, k níž se prvek vysune. Pozor! Před výběrem této roviny zmizí náčrt. (Hloubku vysunutí bychom mohli nechat naslepo Blind a dopsat stejnou výšku jako má placka tím bychom však měli ve výkrese dvě stejné kóty. Navíc při případné editaci vysunutí rodičovského prvku by bylo nutné editovat oba prvky, každý zvlášť. V menu editovaného prvku zmáčkněte vpravo zatržítko. Pokud je vše správně zadané, vytvoří se další prvek. Model tedy nyní vypadá takto (viz. obr.). Nezapomeňte uložit!!! 4.3. Proříznutí nálitku V roletové menu zvolte Insert, Extrude. Krok 1 volba náčrtové roviny: Klikněte Placement a Define. V menu Sketch zvolte opět Use previous a Sketch. Krok 2 náčrt Náčrt vytvoříte obdobným způsobem jako nálitek, tedy nakreslete vodorovnou osu, zkopírujte kruhové hrany díry v základním prvku, vnější hranu nálitku a mezi ně nakreslete dvě vodorovné čáry, všechny přečnívající čáry ořežte - viz.obr. Proříznutí nálitku musí být opět v ose. Vazba symetrie kolem osy, vazby horizontálnosti čar a kóta vzdálenosti čar 5 zcela určují tvar náčrtu. Náčrt je nyní plně zakótovaný, vysunutím lze vyrobit další prvek odříznutí. Z roletového menu zvolte opět Sketch, Done. 6
Krok 4 - vytvoření prvku V menu nového prvku bude zatržena ikona s kostkou - typ prvku tažení a ikona třetí zleva přepnuta na ikonu odřezávání přes všechny roviny - Extrude to intersect with all features. Změna! Pátá ikona bude stisknuta - Remove material - materiál nebude přidán, ale odebrán. Jedna šipka znázorní směr vysunutí, šipka náčrtové rovině odebranou část. V menu zmáčkněte vpravo zatržítko. Pokud je vše správně zadané, vytvoří se prvek proříznutí. Model tedy nyní vypadá takto: 4.3. Díra pro šroubek v nálitku V roletové menu zvolte Insert, Extrude. Krok 1 volba náčrtové roviny Díra pro šroubek prochází nálitkem, musíte proto kružnici pro díru nakreslit do jeho boku. Náčrtovou rovinu musíte umístit do boční stěny nálitku. V dialogu Sketch ukažte na ni dle obr. Směr nechat a Sketch. Krok 2 náčrt Nakreslete půdorys díry - kružnici. Je vidět, že se skutečně kreslí do boku. Pokud si pohledem nechtěně pootočíte, lze ho nastavit zpět v roletovém menu View, Orientation, Sketch orientation. Dále nakreslete vodorovnou osu procházející středem kružnice. Vazbu symetrie použijte pro umístění vodorovné osy. Ukažte na osu a na koncové body hran nálitku (viz. obr), zakótujte. Průměr díry je 7, vzdálenost osy díry od osy základního tělesa je 58. Z roletového menu zvolte Sketch, Done. Krok 4 - vytvoření prvku V menu prvku bude zatržena ikona s kostkou - typ prvku tažení a ikona třetí zleva přepnuta na ikonu odřezávání přes všechny roviny. Pátá ikona pro odebírání materiálu bude stisknuta zobrazí se dvě šipky připojené k náčrtu, pozor na jejich správný směr! K dotvoření nového prvku zmáčkněte vpravo zatržítko. Pokud je vše správně zadané, vytvoří se průchozí díra. 4.4. Díry na zadní straně svěrky 7
Z roletového menu volte: Insert, Extrude. Krok 1 volba náčrtové roviny Díry jsou ze zadní strany svěrky, musíte tam proto přesunout náčrtovou rovinu. Postup bude totožný jako u díry do nálitku. Zvolte ikonu skici a vyberte zadní rovinu, viz obrázek, směr tvorby prvku vyhovuje zvolte Sketch. Krok 2 náčrt Nyní zkuste opravit Reference. Roletové menu Sketch, References. Ukažte na jednotlivé řádky a volte Delete. Potom vyberte osy pomocí tlačítka se šipkou a nakonec Close. Dále nakreslete dvě kružnice a osu procházející středy těchto kružnic. Použité vazby jsou symetrie osy na součástce, rovnost poloměrů a symetrie středů kolem osy hlavní díry. Kružnice mají průměr 6,4 a jsou 55 od sebe - viz. obr. Potom Done. Krok 4 - vytvoření prvku V dolní části obrazovky bude zatržena ikona s kostkou - typ prvku tažení a ikona třetí zleva přepnuta na ikonu do plochy, - Extrude to intersect with selected surface (Musí se vybrat plocha hlavní díry). Pátá ikona bude stisknuta, materiál tedy bude odebrán (Remove material).v menu editovaného prvku zmačkněte vpravo zatržítko. Pokud je vše správně zadané, vytvoří se dvě díry a výsledný model podle obr. 4.5. Závit Dále lze přidat závity do děr z roletového menu Insert, Cosmetic, Thread a v menu Cosmetic postupně definovat válcovou plochu díry, startovací plochu - začátek závitu, směr, hloubku a velký průměr závitu. Výsledkem je vytvořená plocha, která se na výkresech zobrazuje jako závit. Není viditelná v režimu stínovaného zobrazení, pouze v drátovém modelu! Vytvořili jste první model! Příklad editace modelu Je potřeba změnit průměr díry ve svěrce z hodnoty 80 na 85. Ukažte na základní prvek ve stromu modelu nebo na plochu upínací díry stiskem levého tlačítka (dojde k označení prvku) a podržením pravého tlačítka se objeví menu, vyberte položku Edit. Objeví se kóty prvku. Poklepáním na číslo kóty dostanete okénko k zadání nového rozměru. V případě, že lze vybrat z více možností, v menu budou položky Next, 8
Previous a Pick from list. Poklepem na pravé tlačítko se posouváme v seznamu. Po všech opravách zvolte z roletového menu Edit, Regenerate. 9