Cvičení 1 z předmětu CAD I. UVOD DO PARAMETRICKÉHO 3D MODELOVÁNÍ CATIA V5 R14 Cílem prvního cvičení je na jednoduchém modelu svěrky (viz následující obr.) osvojit základní postupy při tvorbě parametrického 3D modelu. 1. Spuštění systému CATIA V5 a vytvoření nového modelu Ze složky Programy/CATIA/ v menu Start aktivujeme položku CATIA V5R14 nebo spustíme ikonu zástupce na ploše. Po startu systému se dostanete do prostředí CATIA V5 s ikonovými a roletovými menu ve standartním nastavení. V levém horním rohu prostředí najdete roletu označenou Start,volte Mechanical Design a dále Part Design a objeví se menu Part Name. Zadejte jméno součásti svěrka a OK. Dále zkontrolujte nastavení jednotek, v jakých se bude modelovat. Aktivujte roletu Tools/Options, zobrazí se menu Options, kde ve levé části menu ve stromu označíme položku Parameters nad Measure, najděte záložku Units. Zde si nastavíme základní příslušné jednotky na standartní (Length mm, mass kg, time s a Force N) a dejte OK. Vše dosavadní uložte v roletovém menu File/Save as.. 2. Základní ovládání Rotace modelu dosáhnete, budete-li držet prostřední tlačítko myši a přidáte stisknutí pravého tlačítka,které také držíte a posuvným pohybem myši. Zoom modelu se provádí tak,že podržíme prostřední tlačítko a jednou stiskneme pravé tlačítko myši. Dále už držíme jen prostřední tlačítko a pohybujeme myší. Posuv modelu uskutečníme držením prostředního tlačítka a pohybem myši. Příkazy se volí z roletového nebo ikonového menu. Rozpracovaný nebo vnově vytvářený prvek je barevně označen ve stromu vytvářené součásti, který se nachází v levém rohu prostředí systému. 1
svislá nástrojová lišta vodorovná nástrojová lišta roletové menu strom modelu 3. Základní principy tvorby modelu Při tvorbě modelu součástky postupujeme tak, že se oprostíme od modelování detailů a začneme konstruovat nějakou stěžejní část základní prvek součástky. K němu pak postupně připojujeme další prvky tvořící jednotlivé detaily nebo je vytváříme přímo na základním prvku, než vznikne celý model. Z prvků se vytváří strom součástky a vztahy mezi prvky jsou v závislosti rodičů a dětí. Postup tvorby, jak základního, tak každého z následujících prvků je stále stejný a sestává se ze čtyř hlavních na sebe navazujících kroků: 1. volba náčrtové roviny,orientace skici 2. náčrt, nakreslení skici 3. svazbení geometrie a okótování náčrtu 4. samotné vytvoření prvku 4. Konstrukce svěrky 4.1 Základní prvek Těleso základního prvku vytvoříme pomocí operace tažení funkcí Pad. Nejprve však vybereme vhodnou rovinu souřadného systému,pro vytvoření skici tvaru, který má být operací vytažen. 2
Krok 1 volba náčrtové roviny Myší vybereme jednu z předdefinovaných rovin základního souřadného systému, třeba rovinu YZ a aktivujeme funkci skicáře Sketcher. Krok 2 nakreslení skici ve skicáři Vytvoření skici představuje nakreslení půdorysu profilu, ze kterého vytažením půjde vytvořit základní prvek. Pro jeho nakreslení použijeme klasické entity, jako jsou úsečka, kružnice, oblouk nebo křivka atd. Skica pro operaci Pad musí být uzavřený obrazec,jehož čáry se nesmí křížit. Na rozměrech obrazce teoreticky nezáleží,protože ty dodáme kótami. Catia V5 není povinně parametrický modelář, tak že skica nemusí mít 0 stupňů volnosti. (jednoznačné zakótování je prováděno automaticky od základních referencí. Náš půdorys vytvoříme např. ze 3 úseček a jednoho oblouku a mohl by vypadat takto: Potřebné funkce najdete v pravém ikonovém menu. Při kreslení ukazujeme na body levým tlačítkem myši a funkce ukončujeme zpravidla dalším kliknutím levého tlačítka pokud jsme spokojeni s výsledkem nebo to může být klávesa ESC, např. v případě funkcí Spline nebo Profil. Aktivujeme-li funkci dvojkliknutím, můžeme aplikovat zvolenou funkci opakovaně, aniž bychom pokaždé museli znovu aktivovat ikonu funkce kliknutím myši. Výběrové okno ve skicáři se aktivuje držením levého tlačítka a tažením do požadovaného rozsahu. Úsečky kreslíme funkcí Line nebo Profile, oblouk vytvoříme pomocí funkce Arc nebo Three point arc. Je možno udělat oblouk hnet tečný k úsečkám, ale není to nutné. Pro mazání entit volíme funkci Delete v horním menu pod položkou Edit nebo označenou entitu smažeme rovnou pomocí klávesy Delete. Krok 3 vazby a kóty náčrtu Mezi vazby náčrtu patří např. Horizontálnost, vertikálnost, kolmost, tečnost a další. Aby náčrt pěkně držel pohromadě je dobré ho zavazbyt co nejvíce a teprve co už vazbou řešit nejde, to zakótovat. Vazby vytváříme z menu funkce Constraints defined in dialog box, to je aktivní právě tehdy když máme označenou nějakou entitu ve skice. Podle označené entity nám software v menu této funkce, nabídne všechny vhodné vazby,které je možné aktivovat. Vazba se přidá tak, nejprve označíme vybranou entitu nebo par entit, aktivujeme funkci Constraints defined in dialog box, zaškrtneme vybranou vhodnou vazbu a vše potvrdíme tlačítkem ok. 3
Kótování provádíme pomocí funkce Constraint, kdy aktivujeme funkci, vybereme entitu, kterou chceme okótovat, zobrazí se kóta, tažením ji přesuneme do vhodné polohy a kliknutím pomocí levého tlačítka umístíme. Hodnotu rozměru kóty modifikujeme dvojkliknutím na hodnotu a editujeme hodnotu v okénku. Pokud naše skica stejná jako výše uvedený obrázek, ukončíme skicář pomocí funkce Exit workbench. Krok 4 vytvoření prvku Máme-li hotovou kompletní skicu, volíme funkci Pad a zobrazí se menu funkce, kde zadáme meze tažení Dimension, délku vytažení 20 mm a OK a máme hotový prvek. 4.1 Nálitek Nyní vytvoříme nálitek pro utahovací šroub. Vytvoříme ho znovu pomocí operace Pad. Krok 1 volba náčrtové roviny Označíme náčrtovou rovinu YZ. Krok 2 náčrt Aktivujeme skicář a nakreslíme osu nálitku tak, aby procházela středem válcové díry ve svěrce (pokud se přiblížíme středu válcové díry, zobrazí se modrý terčík) pomocí funkce Line funkci Construction/Standart Element Funkcí Projekt 3D Element v panelu Sketch Tools. při zapnuté zkopírujeme hranu válce a přidáme tři úsečky pomocí funkce Profile. Oříznutí do požadovaného tvaru provedeme pomocí funkce Trim, kdy prvním výběrem vybíráme,co má být oříznuto a druhým podle čeho, se má entita oříznout. Krok 3 vazby a kóty Je třeba vytvořit vazbu symetrie skici podle osy nálitku. To provedeme buď pomocí položky Symmetry, kterou zaškrtneme v menu funkce Constraints defined in dialog box, předtím je třeba postupně označit horní a dolní entitu a poté osu a to v přidávacím modu přes klávesu Ctrl, nebo aktivujeme funkci kótování Constraint, označíme horní a dolní entitu, jako bychom chtěli vytvořit kótu a stiskneme pravé tlačítko myši,kdy se nám zobrazí menu, kde vybereme položku Allow symmetry line a poté označíme příslušnou osu symetrie. Skicu už jen zbývá zakótovat známým způsobem-šířku na 30 a délku na 115, dle obrázku a ukončíme skicář. 4
Krok 4 vytvoření prvku Spustíme funkci tažení tělesa Pad, označíme skicu, kterou jsme právě vytvořili-objeví se v položce Selection, výšku nálitku budeme definovat pomocí volby Up to plane v položce Type. Tažení se tak provede do výšky po vybranou rovinu respektive rovinnou plochu, kterou systém požaduje označit v položce Limit. Celou operaci ukončíme potvrzením OK. Model nyní vypadá takto a nezapomeneme si ho uložit. 4.2 Proříznutí nálitku K proříznutí nálitku využijeme funkce Pocket. Krok 1 volba náčrtové roviny Jako náčrtovou rovinu vybereme vrchní plochu svěrky. Krok 2 náčrt Aktivujeme funkci skicáře a vytvoříme náčrt obdobným způsobem jako předchozí nálitek. Nakreslíme vodorovnou osu, zkopírujeme stávající kruhovou hranu základního prvku, jednu hranu nálitku a nakreslíme dvě vodorovné čáry, viz. obr. 5
Krok 3 vazby a kóty náčrtu Proříznutí nálitku musí být symetrické kolem osy. Vazba symetrie a vazby horizontálnosti čar s kótou ve vzdálenosti 5 zcela určují tvar náčrtu. Náčrt je nyní plně zakótovaný a můžeme ukončit skicář. Krok 4 vytvoření prvku Spustíme funkci kapsa Pocket, pro odebírání objemu. Zobrazí se menu, kde do položky Selection vybereme právě vytvořenou skicu, v položce Type vybereme Up to last, aby se proříznutí provedlo skrz celý objem. Vše potvrdíme OK. 4.3 Díra pro šroubek v nálitku Tuto díru vytvoříme opět pomocí funkce Pocket. Krok 1 volba náčrtové roviny Díra pro šroubek je z boku nálitku, musíme proto kružnici pro díru namalovat do boku. Jako náčrtovou rovinu vybereme boční plochu nálitku. Krok 2 náčrt Aktivujeme funkci skicáře a vytvoříme náčrt pomocí vodorovné osy a kružnice Circle, kterou na ní umístíme. Krok 3 vazby a kóty náčrtu Vazba symetrie je použita na vodorovnou osu, tak že vybereme obě hrany nálitku, aktivuje funkci kótování Constraint a pravým tlačítkem zapneme volbu Allow symmetry line a poté označíme příslušnou osu symetrie a zakótujeme. Průměr díry je 7 a vzdálenost díry od osy díry základního tělesa je 58, viz obr. Můžeme ukončit skicář. 6
Krok 4 vytvoření prvku Spustíme funkci Pocket, pro odebírání objemu. Do položky Selection vybereme vytvořenou skicu, v položce Type vybereme Up to last, aby se proříznutí provedlo skrz celý objem. Vše potvrdíme OK. 4.4 Díry ze zadní strany svěrky Znovu použijeme funkce Pocket. Krok 1 volba náčrtové roviny Jako náčrtovou rovinu vybereme zadní plochu (stranu) svěrky. Krok 2 náčrt Aktivujeme funkci skicáře a vytvoříme náčrt pomocí 2 kružnic a vodorovné osy, procházející středy kružnic. 7
Krok 3 vazby a kóty náčrtu Použitá vazba je symetrie kolem osy hlavní díry a kružnice mají průměr 6,4 a jsou 55 od sebe. Krok 4 vytvoření prvku Spustíme funkci Pocket, pro odebírání vnitřního objemu děr. Do položky Selection vybereme vytvořenou skicu, v položce Type vybereme Up to surface, aby se proříznutí provedlo až po vnitřní válcovou plochu, kterou musíme označit. Vše potvrdíme OK. 4.5 Závit Do děr ze zadní strany svěrky přidáme závity a to pomocí funkce Thread/Tap. Aktivujeme funkci vyberme válcovou plochu díry v položce Laterál Face a potom startovací plochu-začátek závitu - položka Limit Face, směr, typ závitu položka Type, vybereme metrický závit M7 a zadáme hodnotu hloubky závitu v položce Thread Depth 15mm. Výsledkem je vytvořená plocha, která se na výkresech zobrazuje jako závit. 8
Příklad editace modelu Je potřeba změnit průměr díry z hodnoty 80 na 85. Problém lze vyřešit tímto způsobem: Ve stromě dílu aktivujeme dvojkliknutím skicu prvku Pad.1 a editujeme průměr díry. 9