Perusteet 2, keernallisia kappaleita - ValuAtlas€¦ · CATIA Part Design ‐työskentelytilaa....
Transcript of Perusteet 2, keernallisia kappaleita - ValuAtlas€¦ · CATIA Part Design ‐työskentelytilaa....
http://www.valuatlas.net ‐ ValuAtlas – Kappaleensuunnitteluharjoitukset
2.3.2010 – Tuula Höök ‐ Sandbasic_3_x ‐ 1
Perusteet 2, keernallisia kappaleita Tuula Höök – Tampereen Teknillinen Yliopisto
Avaa piirustus fin_sandbasic_2_x.PDF. Käytä piirustuksessa annet‐tuja mittoja ja tuota niiden pohjalta a) kappaleen rakennemalli sekä sen jälkeen b) teknisesti hyvälaatuinen hiekkaan valettavan kappa‐leen malli ja c) siitä erotetut keernat. Sekä viimeisenä d) koneistetun kappaleen malli. Vaihtoehtoisesti voit aloittaa myös suoraan vai‐heesta b). Ota tällöin työskentelysi pohjaksi malli start_‐sandbasic_2_x.CATPart.
Jotta hiekkaan valettava keernallinen kappale olisi teknisesti hyvä‐laatuinen, siinä tulee olla seuraavat yksityiskohdat:
− Mitoituskohdat on valittu siten, että mitat voidaan tarvitta‐essa todentaa. Mitoituskohdissa on huomioitu jakopinnat.
− Kappaleen valuasento on mietitty syöttämisen ja täyttymi‐sen kannalta. Kappaleen paksut ja ylimpänä olevat kohdat täytyy voida syöttää esteettä. Paksu kohta ei saa jäädä ohuiden kohtien ympäröimäksi. Sisäänvalukanaville täytyy olla riittävästi tilaa.
− Jakopintojen paikat on valittu ja niille tulevat nurkat ovat pyöristämättömiä. Huomaa, että hiekkavalumenetelmässä jakotaso voi olla pysty‐ tai vaakasuorassa. Esimerkiksi Di‐samatic‐ linjalla muoteissa on pystysuora jakotaso.
− Kappaleen valuasento ja jakopinnan paikka on mietitty muotin kokoamisen kannalta. Keernakannat tulisi voida si‐joittaa mahdollisimman yksinkertaisella rakenteella helposti saavutettaviin paikkoihin.
− Työstettäville pinnoille on lisätty sopivat työstövarat. − Kaikki muut kuin jakotasolle tulevat nurkat on pyöristetty
sopivalla pyöristyssäteellä. Kappaleen seinämänpaksuuden olisi hyvä pysyä nurkissa mahdollisimman tasaisena. Si‐sänurkat tulee pyöristää riittävän suurella säteellä siten, ettei muottihiekka kuumene nurkkakohdassa liikaa ja ai‐heuta imuvikoja.
− Jokaisen kappaleessa olevan konstruktiivisen reiän kohdal‐la on tehty perusteltu valinta: a) Jätetään reikä valusta pois ja tehdään se myöhemmin koneistamalla. b) Tehdään va‐luun työstövaroilla pienennetty reikä keernaa käyttäen ja koneistetaan se myöhemmin valmiiksi. c) Tehdään valuun lopullisissa mitoissa oleva reikä keernalla ja jätetään se va‐lupintaiseksi.
− Ulkoseinämät on varustettu sopivilla hellityksillä ja loppu‐tulos on tarkistettu ohjelman työkalulla ”Draft analysis”. Kappaleen ulkopuolisissa muodoissa olevat vastapäästöt voidaan toteuttaa valumallin irtopaloilla, mutta näissä yk‐sinkertaisissa harjoituskappaleissa ei saa olla vastapäästöjä tai hellittämättömiä pintoja.
− Keernoilla muotoiltavien pintojen hellitykset on suunniteltu keernalaatikon aukeamissuunnan perusteella ja lopputulos on tarkistettu ohjelman työkalulla
CAD –työkalut harjoituk‐sessa ’Perusteet 2’
Tilavuusmallinnuksen perus‐työkalut
− Pad − Pocket − Chamfer − Draft − Edge Fillet − …
Pintamallinnus − Offset − Extrude − Fill − Join
Muut − Draft analysis
Jos työkalujen käyttämisessä tulee ongelmia, avaa CATIA Help ja yritä löytää ratkaisu sen avulla.
http://www.valuatlas.net ‐ ValuAtlas – Kappaleensuunnitteluharjoitukset
2.3.2010 – Tuula Höök ‐ Sandbasic_3_x ‐ 2
”Draft analysis”. Keernalaatikon aukeamissuuntaiset vastapäästöt voidaan toteuttaa lisäämällä laatikkoon eri suuntiin avautuvia osia, mutta näiden yksinkertaisten harjoituskappaleiden keer‐noihin ei saa suunnitella vastapäästöjä tai hellittämättömiä pintoja.
Teoriatausta − Valetun koneenosan 3D‐CAD ‐suunnittelu − Hiekkavalukappaleen konstruktiosuunnittelu − Valumateriaalit − Valumenetelmät − Mallien ja keernalaatikoiden rakenne − Valukappaleiden mittatoleranssijärjestelmä ja työstövarat
Mallinnuksen vaiheet 1. (Mallinna kappaleen rakenteellinen perusmuoto hyvää piirremallinnustapaa noudattaen. Käytä
CATIA Part Design ‐työskentelytilaa. Mallinna kaikki piirteet yhden PartBodyn alle (Kuva 1). Voit käyttää Geometrical Set ‐paketteja piirteiden järjestämiseen, jos kappale on monimutkainen. Näissä perusharjoituksen kappaleissa ei kuitenkaan ole kovin monta piirrettä eikä Geometrical Set ‐pakettien käyttö näin ollen ole välttämätöntä. Perusmuoto on esitetty mittapiirroksessa fin_sandbasic_1_x.PDF. Rakenteellinen perusmuoto si‐sältää ainoastaan ne nurkkapyöristykset ja viisteitykset, joita tarvitaan kappaleen toiminnallisuuden vuoksi. Esimerkki tällaisesta on kappaleen loviherkkyyden pienentämiseksi tehty nurkkapyöristys. Koneistetussa kappaleessa olevia yksityiskohtia, kuten nurkkien viistei‐tyksiä tai esimerkiksi kiinnityspulttien upotuksia ei mallinneta vielä tässä vaiheessa. Mallinna pyöristykset ja viisteet peräkkäin viimeiseksi.)
Kuva 1 CATIA ‐ohjelmiston tilavuusmallinnustilassa voi mallintaa samaan tiedostoon eli samaan malliin useita tilavuuskappaleita. CATIA näyttää erillisen tilavuuskappaleen ”PartBody”na. Jos liität malliin uuden ”PartBody”n ja aktivoit sen, aloitat samalla uuden tilavuuskappaleen mallinnuksen. Erilliset tilavuusmallit voi liittää toisiinsa boolean ‐toiminnoilla, esimerkiksi ”Add”, ”Remove” ja ”Intersect”. Vastaava tekniikka on käytössä useimmissa muissakin 3D CAD‐ohjelmistoissa.
2. Kun perusmuoto toiminnallisine pyöristyksineen on valmis, sulje mallinnustiedosto ja tee siitä kopio. Avaa kopioitu tiedosto. Voit halutessasi aloittaa myös valmiiksi tehdystä perusmuodosta: Avaa tällöin tiedosto start_sandbasic_2_x.CATPart.
3. Aseta toiminnalliset pyöristykset ja viisteet tilaan ”Deactivate”. (Valitse hiiren oikealla painik‐keella piirrepuussa pyöristyksen (tai viisteen) nimen päällä ”EdgeFillet.x object” → ”Deactivate”)
4. Tee tämän jälkeen koko ”PartBody”sta kopio. Liitä kopioitu ”PartBody” avoinna olevaan mallin‐nustiedostoon ”Paste Special” ‐toiminnolla. ”Paste Special” antaa sinulle kolme vaihtoehtoa: 1)
http://www.valuatlas.net ‐ ValuAtlas – Kappaleensuunnitteluharjoitukset
2.3.2010 – Tuula Höök ‐ Sandbasic_3_x ‐ 3
”As Result”, joka on neutraalimuotoista tiedostoa vastaava tilavuuskappale ilman piirteitä. 2) ”As Result with Link”, joka on neutraalimuotoista tiedostoa vastaava tilavuuskappale ilman piir‐teitä, mutta siten määritettynä, että alkuperäiseen ”PartBody”yn tehdyt muutokset päivittyvät siihen. 3) ”As specified in Part document”, joka on koko tilavuuskappale piirteineen. Valitse näistä kolmesta vaihtoehdosta ”As Result with Link”. Lopputuloksena on seuraavan ku‐van mukainen malli, jossa on kaksi tilavuuskappaletta päällekkäin.
Kuva 2 Alkuperäinen “PartBody”, jossa oleva yksi toiminnallinen pyöristys, “EdgeFillet.1” on passivoitu toiminnolla ”Deactivate”. Alkuperäisen ”PartBody”n alapuolella on kopioitu ja ”PasteSpecial” ‐toiminnolla ”As Result with Link” ‐samaan tiedostoon liitetty uusi ”Body.2”. ”Body.2” ei sisällä alkuperäisen tilavuuskappaleen piirteitä, mutta se päivittyy niihin tehdyillä muutoksilla.
5. Piilota alkuperäinen ”PartBody” ja varmista, että uusi ” Body.2” on aktiivinen. 6. Aloita kappaleen valutekninen mallinnus tilavuuskappaleeseen ”Body.2”. Valitse kappaleelle
valmistusmateriaali, kaavausmenetelmä, muottihiekkaseos ja mallin valmistusmateriaali. Selvitä, millaisia vaatimuksia kappaleen valmistusmateriaali asettaa syöttämiselle ja kaavausmenetelmän valinnalle.
7. Selvitä itsellesi, mitkä kappaleen muodot vaativat keernan. Tarvitaanko useampia keernoja? Sel‐vitä, mihin kohtaan kappaletta muotoillaan keernojen kannat.
8. Valitse kappaleelle valuasento siten, että paksut kohdat on mahdollista syöttää. Hahmottele ja‐kopinnan paikka. Huomioi kaavausmenetelmä: tuleeko jakopinta pysty‐ vai vaaka‐asentoon. Valumalli täytyy voida irrottaa hiekasta yhtenä kappaleena. Huomioi keernojen kannat valitessa‐si jakotason paikkaa. Seuraavalla sivulla on kuvia perusratkaisuista keernakantojen sijoittamiseksi suhteessa muotin jakopintoihin. Mallinna jakopinta kappaleeseen pintamallinnus‐työkaluin (Kuva 3).
Kuva 3 Jakopinta esimerkkikappaleessa. Pinta on mallinnettu pintamallinnustyökaluin, joita löytyy esimerkiksi ”Wireframe and Surface Design” ja ”Ge‐nerative Shape Design” ‐työskentelytiloista.
http://www.valuatlas.net ‐ ValuAtlas – Kappaleensuunnitteluharjoitukset
2.3.2010 – Tuula Höök ‐ Sandbasic_3_x ‐ 4
Kuva 4 Muotin jakopintoihin nähden pystyyn asetettu keerna.
Kuva 5 Vasemmalla: Vaakasuoraan asetettu keerna. Keernakannat on muotoiltu symmetrisiksi jakopintaan näh‐den. Oikealla: Myös tämä konstruktio on mahdollinen. Saattaa aiheuttaa ylimääräistä puhdistustyötä, koska keernakannan ja muotin väliin purseilee helposti metallia.
9. Mallinna kaikkiin työstettäviin pintoihin työstövarat. Työstövarat voi mallintaa pursottamalla tai esimerkiksi ”Thickness” ‐työkalulla. Tuki umpeen valettavat reiät pursottamalla. Reiät voi myös passivoida ”Deactivate” ‐toiminnolla alkuperäisestä tilavuuskappaleesta.
10. Hellitä ulkopuoliset pystypinnat mallin irrotussuuntaan jollakin sopivalla ”Draft” ‐työkalulla. CATIA tarjoaa muutaman erilaisen työkaluvaihtoehdon. Myös automaattinen hellitystyökalu on mukana CATIA uusimmissa versioissa. Näihin ensimmäisiin, yksinkertaisiin kappaleisiin ei saa tulla vastahellityksiä. Pyöreät muodot voi jättää silleen. Hae ohjeita työkalujen käyttämiseen CATIA Help ‐tiedostoista.
11. Siirry pintamallinnustilaan. Tee malliin uusi ”PartBody” ja ala mallintaa keernaa siihen. Valitse aluksi kaikki mallissa olevat keernapinnat ”Extract” –työkalulla. Valitse ”Propagation Type” –parametriksi ”Tangent Continuity”. Jos pintaan jää aukkoja, valitse ne erikseen. Tee jokaiselle keernalle oma ”Extract” –pinta omaan ”PartBody” kappaleeseen.
12. Piilota yhtä keernaa lukuun ottamatta kaikki ”PartBody”t. Muotoile tähän keernaan kannat ja tee siitä solidi ”Close Surface” –työkalulla. ”Close Surface” –työkalu ei sisälly kaikkiin pintamallin‐nustiloihin. ”Part Design” –työskentelytilassa se kuitenkin on. (Kuva 6) Toista toimenpide jokai‐selle keernalle.
http://www.valuatlas.net ‐ ValuAtlas – Kappaleensuunnitteluharjoitukset
2.3.2010 – Tuula Höök ‐ Sandbasic_3_x ‐ 5
Kuva 6 Keernakannat voi mallintaa “Extrude”, “Extrapola‐te” tai vastaavalla työkalulla keernan pintamalliin. Keernapinnoista voi tehdä myös heti tilavuusmallin ja tehdä kannat pursottamalla tilavuusmallinnustyökaluja käyttäen. Pinnoista voi tehdä solidin helposti ”Close Surface” –työkalulla. Pinnan täytyy olla kauttaaltaan ehyt.
13. Tutki keernojen hellitykset ”Draft Analysis” –työkalulla. Tähän harjoitukseen kuuluville esi‐merkkikappaleille muotoillaan kaksiosainen keernalaatikko. Keernoista on löydettävissä sopiva paikka keernalaatikon jakopinnalle siten, että yksinkertainen kaksiosainen laatikko avautuu hy‐vin. Selvitä, mihin kappaleen mallissa oleviin pintoihin tarvitaan hellitykset, jotta keernan saa laatikosta ulos.
14. Piilota keernat ja tuo kappaleen malli näkyviin. Mallinna kappaleen malliin keernojen vaatimat hellitykset. Tarkista lopputulos keernoista ”Draft Analysis” – työkalulla ja korjaa, jos tarpeen.
15. Mallinna toiminnalliset pyöristykset ja viisteet kappaleeseen takaisin samalla tavoin kuin ne oli‐vat alkuperäisessä kappaleessa. Mallinna loppuihin, vielä pyöristämättömiin nurkkiin sopivat nurkkapyöristykset, jos pyöristys havaitaan valamisen kannalta tarpeelliseksi.
16. Tarkista lopputulos “Draft Analysis” ‐työkalulla. ”Draft Analysis” ‐työkalu laskee kappaleessa olevat hellitykset ja näyttää tuloksen väreinä. Jos kappaleessa on väärään suuntaan hellitettyjä, hellityksettömiä tai satulamaisia pintoja, etsi syy ja korjaa ongelma. Satulamaiset pinnat ovat kah‐teen suuntaan hellitettyjä pintoja, joissa ei ole selkeää nurkkakohtaa siinä, missä suunta vaihtuu. Harjoituksissa käytetyissä pyöreämuotoisissa hiekkavalukappaleessa on satulapintoja, mutta ne eivät haittaa mallin irrottamista.
17. Tee kopio ” Body.2”sta. Liitä kopioitu ”Body.2” avoinna olevaan mallinnustiedostoon ”Paste Special” ‐toiminnolla vaihtoehdolla ”As Result with Link”, kuten edellä. Piilota ”Body.2” ja mal‐linna uuteen ”Body.x” ‐tilavuuskappaleeseen koneistetun kappaleen malli.
18. Leikkaa edellä mallinnetut työstövarat pois pursottamalla ja mallinna reiät takaisin oikeisiin mit‐toihin. Voit hyödyntää alkuperäisessä ”PartBody”ssa olevia rautalankapiirroksia. Jos koneistettaessa viisteitetään nurkkia tai esimerkiksi tehdään pulttien kantoja ja alusrenkaita var‐ten upotuksia, mallinna kaikki nuo yksityiskohdat.
19. (Tee koneistuksista mittapiirros, johon on merkitty koneistuksen toleranssit ja muut tarpeelliset merkinnät.)
http://www.valuatlas.net ‐ ValuAtlas – Kappaleensuunnitteluharjoitukset
2.3.2010 – Tuula Höök ‐ Sandbasic_3_x ‐ 6
Tavoitteet oppimiselle − Keernojen mallintaminen − Keernapintojen hellitykset
Opiskeltavat CAD ‐työkalut − Tilavuusmallinnus: Pad, Pocket, Chamfer, Draft, Edge Fillet, … − Pintamallinnus: Offset, Extrude, Fill, Join − Muut: Draft analysis
Arviointi
Hyväksytty − Opiskelija on tehnyt piirustuksen mukaisen CAD –mallin luetelluilla työkaluilla ja mallintanut
siitä: a) konstruktiivisen perusmuodon, b) valetun kappaleen, c) keernat ja d) koneistetun kappa‐leen. Jos niin halutaan a) –kohdan voi jättää väliin ja aloittaa suoraan esimerkkimallista start_sandbasic_2_x.CATPart.
− Järkevä pyöristys oikeissa nurkissa − Sekä keernapinnoilla että kappaleen ulkopinnoilla on oikean kokoiset hellitykset oikeisiin suun‐
tiin
Erinomainen − Opiskelija on tehnyt piirustuksen mukaisen CAD –mallin luetelluilla työkaluilla ja mallintanut
siitä: a) konstruktiivisen perusmuodon, b) valetun kappaleen, c) keernat ja d) koneistetun kappa‐leen. Jos niin halutaan a) –kohdan voi jättää väliin ja aloittaa suoraan esimerkkimallista start_sandbasic_2_x.CATPart.
− Kappaleen valmistusmateriaali on valittu, valuasento, syöttökohdat ja sisäänvalukohdat on valit‐tu materiaalin perusteella. Valinnat on dokumentoitu
− Kaavausmenetelmä on huomioitu ratkaisuissa. Ratkaisut on dokumentoitu. − Hiekan laatu, sarjasuuruus ja mallien valmistusmateriaali on huomioitu ratkaisuissa. Ratkaisut
on dokumentoitu. − Järkevä pyöristys oikeissa nurkissa − Sekä keernapinnoilla että kappaleen ulkopinnoilla on oikean kokoiset hellitykset oikeisiin suun‐
tiin
http://www.valuatlas.net ‐ ValuAtlas – Kappaleensuunnitteluharjoitukset
2.3.2010 – Tuula Höök ‐ Sandbasic_3_x ‐ 7
CAD pikaopas
Sketch
Ryhmä työkaluja, joilla mallinnetaan rautalankapiirros muiden työkalujen pohjaksi.
Part Design
Insert Sketch Based Features Pad
Pursottaa rautalankapiirroksena mal‐linnettua muotoaa asetetun matkan asetettuun suuntaan.
http://www.valuatlas.net ‐ ValuAtlas – Kappaleensuunnitteluharjoitukset
2.3.2010 – Tuula Höök ‐ Sandbasic_3_x ‐ 8
Part Design
Insert Sketch‐Based Features Pocket
Pursottaa rautalankapiirroksena mal‐linnettua muotoaa asetetun matkan asetettuun suuntaan ja leikkaa samalla reiän jo olemassa olevaan tilavuusob‐jektiin.
Part Design
Insert Sketch‐Based Features Shaft
Pyöräyttää suljetun profiilin akselin ympäri muodostaen siitä pyörähdys‐symmetrisen tilavuusmallin. Voit käyttää akselina rautalankapiirrokses‐sa olevaa viivaa tai apuviivaa (keskiviivaa).
http://www.valuatlas.net ‐ ValuAtlas – Kappaleensuunnitteluharjoitukset
2.3.2010 – Tuula Höök ‐ Sandbasic_3_x ‐ 9
Part Design
Insert Sketch Based Features Rib
Tuottaa tilavuusmallin kuljettamalla suljettua rautalankapiirrosta suljettua tai avointa rautalankapiirrosta pitkin.
Part Design
Insert Dress‐Up Features Shell
Tekee tilavuusmallista kuoren, jossa on tietty, parametrina annettu seinä‐mänpaksuus. Valitsemasi seinämät poistuvat. Jos yhtään seinämää ei ole valittu, kappaleesta tulee ontto.
Part Design
Insert Dress‐Up Features Chamfer
Tekee viisteen valittuun nurkkaan tilavuusobjektissa.
http://www.valuatlas.net ‐ ValuAtlas – Kappaleensuunnitteluharjoitukset
2.3.2010 – Tuula Höök ‐ Sandbasic_3_x ‐ 10
Part Design
Insert Dress‐Up Features Draft
Tai
Insert Advanced Dress‐Up Features Advanced Draft/Auto Draft/Draft Both Sides
Kallistaa tilavuusobjektin seinämän valitun pinnan (neutraalielementin) suhteen. Neutraalielementti toimii kallistuksen saranana. Edistyneemmil‐lä työkaluilla voi hellittää molemmat puolet yhtä aikaa tai esimerkiksi jakopinnan suhteen.
Part Design
Insert Dress‐Up Features Edge Fillet
Pyöristää valitut nurkat tilavuusobjek‐tissa.
Generative Shape Design tai Wireframe and Surface Design
Insert Operations Extract
Muodostaa olemassa olevasta pinnasta toisen pinnan. Saat valittua suuren joukon pintoja kerralla valitsemalla ”Propagation Type” parametriksi ”Tangent Continuity”
http://www.valuatlas.net ‐ ValuAtlas – Kappaleensuunnitteluharjoitukset
2.3.2010 – Tuula Höök ‐ Sandbasic_3_x ‐ 11
Generative Shape Design tai Wireframe and Surface Design
Insert Surfaces Extrude
Pursottaa rautalankapiirroksella muotoillun pinnan lineaarisesti. Voit asettaa pursotukselle suunnan vekto‐rilla (rautalankapiirroksessa oleva viiva tai kappaleen särmä). Jos suuntaa ei ole asetettu, pursotus etenee rauta‐lankapiirroksen pohjatason normaalin suuntaan.
Generative Shape Design
Insert Operations Extrapolate
Perusparametreiksi annetaan reuna‐käyrä ja jatkettava pinta. Jatkaa pintaa reunakäyrästä eteenpäin. Työkalu vaatii tangentiaalisesti jatkuvat pinnat toimiakseen hyvin.
Wireframe and Sur‐face Design tai Generative Shape Design
Insert Surfaces Fill
Täyttää suljetun rautalankapiirroksen, suljetun särmäketjun tai suljetun särmien ja rautalankapiirrosten yhdis‐telmän pinnalla. Voit asettaa muodostuvan pinnan jatkumaan tangentiaalisesti ympäröivistä pin‐noista.
http://www.valuatlas.net ‐ ValuAtlas – Kappaleensuunnitteluharjoitukset
2.3.2010 – Tuula Höök ‐ Sandbasic_3_x ‐ 12
Generative Shape Design tai Wireframe and Surface Design
Insert Operations Join
Liittää yhden tai useamman pinnan yhteen muodostaen yhden yksittäisen pintamalliobjektin.
Generative Shape Design
Insert Volumes Close Surface
tai Part Design
Insert Surface Based Features Close Surface
Luo tilavuuskappaleen suljetusta pinnasta.
Draft Analysis
Näyttää eri väreillä seinämät, joissa on parametrina annettua hellityskulmaa suuremmat hellitykset, vastahellitys tai ei lainkaan hellitystä. Värit ovat ohjelmiston perusasetuksia. Käyttäjä voi muuttaa ne haluamikseen.