REKONSTRUKCIJA IN ANALIZA DELOVANJA STROJA ZA … · Ker sem imel v podjetju na voljo samo...

REKONSTRUKCIJA IN ANALIZA

DELOVANJA STROJA ZA VARJENJE PVC

OKEN S CAD SISTEMI

Diplomsko delo

Študent: Primož TRUNKL

Študijski program: Univerzitetni, Strojništvo

Smer: Konstrukterstvo in gradnja strojev

Mentor: red. prof. dr. Anton JEZERNIK

Maribor, december 2008

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

II


III

I Z J A V A

Podpisani Primož TRUNKL izjavljam, da:

je bilo predloženo diplomsko delo opravljeno samostojno pod mentorstvom red. prof.

dr. Anton Jezernika;

predloženo diplomsko delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev

kakršnekoli izobrazbe na drugi fakulteti ali univerzi;

soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet

Univerze v Mariboru.

Maribor, 08.12.2008 Podpis:


IV

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju red. prof. dr. Anton

Jezerniku in dr. Gorazd Hrenu za pomoč in vodenje

pri opravljanju diplomskega dela.

Za pomoč pri diplomskem delu se zahvaljujem

podjetju Garant shop d.o.o..

Posebna zahvala velja staršem in sestri, ki so me ves

čas študija razumeli, spodbujali in dajali potrebno

podporo.


V

REKONSTRUKCIJA IN ANALIZA DELOVANJA STROJA ZA

VARJENJE PVC OKEN S CAD SISTEMI

Ključne besede: CATIA V5, simulacija kinematike, analiza distanc, 3DVIA Composer

UDK: 621-5:004.89(043.2)

POVZETEK

Pri rekonstrukciji namenskega stroja v univerzalni stroj za varjenje PVC profilov oken in vrat

je potrebno izvesti možnost varjenja PVC oken različnih oblik. Da lahko na enem stroju

varimo različne oblike oken, moramo omogočiti rotacijo prijemalnih konzol in sicer okoli iste

točke, zaradi natančnosti in hitrosti umestitve prijemalnih konzol. Za večjo natančnost in

hitrost proizvodnje je vgrajen distančno naslonski element. Pri rekonstrukciji je bil uporabljen

programski paket CATIA V5R16. S pomočjo CATIA sta bili izdelani simulacija kinematike

in analiza razdalj, ki močno pripomorejo k odpravi napak, natančnosti in pravilnosti delovanja

stroja. Za izdelavo animacije delovanja stroja je bil izbran programski paket 3DVIA

Composer.


VI

RECONSTRUCTION AND WORK ANALYSIS OF WELDING MACHINE

FOR PLASTIC WINDOWS WITH CAD SYSTEMS

Key words: CATIA V5, kinematics simulation, distance analysis, 3DVIA Composer

UDK: 621-5:004.89(043.2)

ABSTRACT

By reconstructing specialized machine for welding plastic profiles of PVC doors and window

into universal machine we have to solve the main problem and that is possibility of welding

different shapes of plastic window profiles. To achieve this aim, we have to enable rotation of

handling consoles. With rotation around single point we achieve higher speed and accuracy of

process, comparing to positioning consoles. For accuracy and faster production a distance

support element has been incorporated. In reconstruction process the CATIA V5R16 has been

used. In CATIA the kinematics simulation and distance analysis has been performed to

eliminate mistakes and gain accuracy. For animation of working process the 3DVIA

Composer has been used.


VII

KAZALO VSEBINE 1 UVOD ........................................................................................................................- 1 -

1.1 Namen in cilji diplomskega dela...........................................................................- 1 - 2 PREDSTAVITEV PODJETJA....................................................................................- 2 -

2.1 Izdelki in storitve..................................................................................................- 2 - 3 OPIS SEDANJEGA KONSTRUIRANJA V PODJETJU ............................................- 4 -

3.1 Predstavitev programskega paketa AutoCAD LT 2005.........................................- 4 - 3.2 Izdelava risbe s programskim paketom AutoCAD LT 2005 ..................................- 5 -

4 KONSTRUIRANJE S PROGRAMSKIM PAKETOM CATIA...................................- 8 - 4.1 Problematika pri rekonstrukciji stroja ...................................................................- 8 - 4.2 Predstavitev programskega paketa CATIA V5R16 ...............................................- 9 -

4.2.1 Razlogi za priljubljenost..............................................................................- 10 - 4.2.2 Standard v avtomobilski industriji...............................................................- 10 - 4.2.3 CATIA V5..................................................................................................- 11 -

4.3 Predstavitev modula Mechanical Design.............................................................- 12 - 4.4 Predstavitev delavnega okolja Part Design..........................................................- 13 -

4.4.1 Orodja za modeliranje v delavnem okolju Part Design................................- 13 - 4.4.2 Primer uporabe delavnega okolja Part Design.............................................- 16 -

4.4.2.1 Izbira delavnega okolja ........................................................................- 16 - 4.4.2.2 Skiciranje.............................................................................................- 17 - 4.4.2.3 Dimenzioniranje ..................................................................................- 17 - 4.4.2.4 Izvlek profila v tretjo dimenzijo ..........................................................- 18 - 4.4.2.5 Izdelava utorov ....................................................................................- 19 - 4.4.2.6 Izdelava navojnih lukenj ......................................................................- 19 - 4.4.2.7 Oblikovanje robov ...............................................................................- 21 -

4.5 Predstavitev delavnega okolja Assembly Design ................................................- 22 - 4.5.1 Orodja za delo v delavnem okolju Assembly Design....................................- 22 - 4.5.2 Primer uporabe delavnega okolja Assembly Design .....................................- 24 -

4.5.2.1 Izbira delavnega okolja ........................................................................- 24 - 4.5.2.2 Uvoz obstoječih elementov ..................................................................- 25 - 4.5.2.3 Manipuliranje z izbranimi komponentami ............................................- 25 - 4.5.2.4 Postavljanje omejitev za urejanje in sestavo v sklop.............................- 26 -

4.6 Predstavitev delavnega okolja DMU Kinematics ................................................- 29 - 4.6.1 Osnovna orodja za delo v delavnem okolju DMU Kinematics .....................- 29 - 4.6.2 Primer uporabe delavnega okolja DMU Kinematics ....................................- 31 -

4.6.2.1 Izbira delavnega okolja ........................................................................- 31 - 4.6.2.2 Določitev fiksnega dela / nov mehanizem ............................................- 31 - 4.6.2.3 Določevanje povezovalnih ukazov (Joints)...........................................- 32 - 4.6.2.4 Analiza mehanizma..............................................................................- 35 - 4.6.2.5 Izdelava simulacije s snemanjem korakov............................................- 35 -

4.6.3 Analiza razdalj med komponentami ............................................................- 37 - 4.7 Predstavitev delavnega okolja Drafting...............................................................- 38 -

4.7.1 Primer uporabe delavnega okolja Drafting ..................................................- 38 - 5 PROGRAMSKI PAKET 3DVIA COMPOSER.........................................................- 40 -

5.1 Primer izdelave 3D animacije, ............................................................................- 41 - 6 REZULTATI ............................................................................................................- 48 - 7 ZAKLJUČKI IN DISKUSIJA REZULTATOV.........................................................- 55 - LITERATURA ................................................................................................................- 56 - ŽIVLJENJEPIS................................................................................................................- 57 -


VIII

KAZALO SLIK Slika 2.1: Primer zahtevnejšega proizvoda .........................................................................- 3 - Slika 3.1: Pogovorno okno Layer Properties Manager ........................................................- 6 - Slika 3.2: Orodna vrstica Draw. .........................................................................................- 6 - Slika 3.3: Orodna vrstica Modify. .......................................................................................- 6 - Slika 3.4: Pogovorno okno Drafting Settings. .....................................................................- 7 - Slika 3.5: Orodna vrstica Dimension. .................................................................................- 7 - Slika 3.6: Primer uporabe programa za izdelavo požarnega stopnišča.................................- 7 - Slika 4.1: Stroj pred rekonstrukcijo ....................................................................................- 8 - Slika 4.2: Moduli programskega paketa CATIA/delovna okolja Mechanical Design. .......- 12 - Slika 4.3: Pogovorno okno New Part................................................................................- 16 - Slika 4.4: Delavno okolje Part Design..............................................................................- 16 - Slika 4.5: Oblika in dimenzija profila. ..............................................................................- 17 - Slika 4.6: Pogovorno okno Pad Definition........................................................................- 18 - Slika 4.7: Izdelava utora...................................................................................................- 19 - Slika 4.8: Določitev osnovnih parametrov luknje..............................................................- 20 - Slika 4.9: Določitev navoja. .............................................................................................- 20 - Slika 4.10: Uporaba ukaza Rectangulare Pattern..............................................................- 21 - Slika 4.11: Pogovorno okno Chamfer Definition. .............................................................- 21 - Slika 4.12: Računalniški model aluminijaste plošče..........................................................- 22 - Slika 4.13: Izbira delavnega okolja Assembly Design. ......................................................- 24 - Slika 4.14: Delavno okolje Assembly Design. ...................................................................- 24 - Slika 4.15: Pogovorno okno File Selection za izbiro komponent.......................................- 25 - Slika 4.16: Pogovorno okno Manipulation. ......................................................................- 26 - Slika 4.17: Manipuliranje z Komponentami......................................................................- 26 - Slika 4.18: Pogovorno okno Constraint Properties...........................................................- 27 - Slika 4.19: Pogovorno okno Constraint Properties...........................................................- 27 - Slika 4.20: Računalniški model delno sestavljene konzole................................................- 28 - Slika 4.21: Pogovorno okno Catalog Browser. .................................................................- 28 - Slika 4.22. Računalniški model sestavljene konzole. ........................................................- 29 - Slika 4.23: Izbira delavnega okolja DMU Kinematics. ......................................................- 31 - Slika 4.24: Ustvarjanje novega mehanizma. .....................................................................- 31 - Slika 4.25: Pogovorno okno Joint Creation:Rigid. ...........................................................- 32 - Slika 4.26: Pogovorno okno Joint Creation: Cylindrical. .................................................- 33 - Slika 4.27: Pogovorno okno Joint Creation: Planar. ........................................................- 33 - Slika 4.28: Pogovorno okno Joint Creation: Prismatic. ....................................................- 33 - Slika 4.29: Informacijsko okno Information. ....................................................................- 34 - Slika 4.30: Informacijsko okno Error. ..............................................................................- 34 - Slika 4.31: Informacijsko okno Information. ....................................................................- 34 - Slika 4.32: Pogovorno okno Mechanism Analysis.............................................................- 35 - Slika 4.33: Pogovorno okno Edit Simulation. ...................................................................- 36 - Slika 4.34: Pogovorno okno Kinematics Simulation – Mechanism 1. ................................- 36 - Slika 4.35: Pogovorno okno Measure Between. ................................................................- 37 - Slika 4.36: Pogovorno okno Edit Analysis in Simulation. .................................................- 37 - Slika 4.37: Spremljanje merjenja distanc med komponentami. .........................................- 38 - Slika 4.38: Izbira delavnega okolja Drafting.....................................................................- 38 - Slika 4.39: Pogovorno okno New Drafting Creation.........................................................- 39 - Slika 4.40: Ukazi za kotiranje...........................................................................................- 39 - Slika 5.1: Časovni potek izdelave produkta z in brez uporabe 3DVIA Composer-ja [5]. ...- 41 -


IX

Slika 5.2: Osnovne orodne vrstice. ...................................................................................- 42 - Slika 5.3: Orodni vrstici Kinematic in Pivot alignment. ....................................................- 42 - Slika 5.4: Odpiranje nove datoteke. ..................................................................................- 42 - Slika 5.5: Grafično okno 3DVIA Composer. ....................................................................- 43 - Slika 5.6: Kinematic tree items. ........................................................................................- 44 - Slika 5.7: Usmeritev lokalnega koordinatnega sistema. ....................................................- 44 - Slika 5.8: Pravilna usmerjenost lokalnega koordinatnega sistema/prostostna stopnja. .......- 45 - Slika 5.9: Določitev mej gibanja.......................................................................................- 45 - Slika 5.10: Pogovorno okno View.....................................................................................- 46 - Slika 5.11: Pogovorno okno Timeline. ..............................................................................- 47 - Slika 6.1: Računalniški model stroja za varjenje PVC oken in vrat. ..................................- 49 - Slika 6.2: Spremljanje merjenja distanc med komponentami. ...........................................- 50 - Slika 6.3: Prikaz povezave »starš – otrok«........................................................................- 51 - Slika 6.4: Središče rotacije. ..............................................................................................- 52 - Slika 6.5: Distančnik z naslonskim elementom. ................................................................- 53 - Slika 6.6: Oblika prijemalnih plošč...................................................................................- 53 - Slika 6.7: Univerzalni stroj za varjenje PVC profilov oken in vrat. ...................................- 54 -


X

UPORABLJENE KRATICE

CAD − Computer Aided Design − računalniško podprto konstruiranje

CAM − Computer Aided Manufacturing − računalniško podprta proizvodnja

CAE − Computer Aided Engineering − računalniško podprto inženirsko delo

NC − Numerical Control − numerično krmiljenje

CNC − Computer Numerical Control − računalniško numerično krmiljenje

DXF − Drawing Exchange Format − grafično izmenljiv format

FEA − Finite Element Analysis − MKE metoda končnih elementov

PDM − Product Data Management − upravljanje s podatki izdelka

DOF − Degrees Of Freedom − prostostne stopnje

2D − dve dimenziji

3D − tri dimenzije


- 1 -

1 UVOD

V praksi je konstruiranje sklopov, ki so del sestave oziroma stroja pri katerem je več različnih

gibanj, velik problem. Do nedavnega so konstrukterji večina uporabljali programe, ki

podpirajo samo konstruiranje v 2D (dveh dimenzijah), sedaj pa prevzemajo oziroma so pri

zahtevnih sklopih že prevzela vodilno vlogo 3D (tri dimenzionalna) orodja, ki podpirajo tudi

simulacijo kinematike. V času študija mi je bil predstavljen eden od programskih paketov, ki

podpirajo 3D modeliranje in sicer programski paket CATIA V5R16.

V času opravljanja študijske prakse in počitniškega dela v podjetju Garant shop d.o.o.

sem dobil nalogo rekonstruirati star namenski stroj za varjenje prečk v PVC oknih in iz njega

narediti nov univerzalni stroj za varjenje PVC profilov oken splošnih oblik, pri tem pa morejo

ostati stroški rekonstrukcije minimalni. Zaradi dotrajanosti in neprimerne konstrukcije za

univerzalno rabo, so konzole za vpenjanje in pomike tako rekoč neprimerne za uporabo, zato

jih je potrebno nadomestiti z novimi, pri čemer bo ostalo staro samo spodnje ogrodje stroja.

Elektronika in pnevmatika, pa sta potrebni popravil in dograditve.

Ker sem imel v podjetju na voljo samo programski paket AutoCAD LT 2005, sem se na

lastno pobudo odločil, da izkoristim dostop do programskega paketa CATIA na fakulteti in

rešim nalogo v okviru diplomskega dela.

Na osnovi izdelane dokumentacije bo v podjetju Garant shop d.o.o. stroj izdelan in

testiran.

1.1 Namen in cilji diplomskega dela

Namen tega diplomskega dela je s pomočjo programskega paketa CATIA rekonstruirati

starejši namenski stroj za varjenje prečk v PVC oknih v univerzalni stroj za varjenje PVC

profilov oken različnih oblik in s pomočjo programskega paketa CATIA simulirati delovanje

tega stroja ter analizirati razdalje med komponentami, kar pripomore pri skrajšanju časa

konstruiranja in izdelave, zaradi možnosti odprave napak že v fazi konstruiranja. S tem

zmanjšamo verjetnost številnih popravil prototipa.

S pomočjo programskega paketa 3DVIA Composer bo izdelana predstavitvena

animacija delovanja stroja.


- 2 -

2 PREDSTAVITEV PODJETJA

Zgodovina – pomembne razvojne prelomnice

Podjetje Garant Shop d.o.o. je bilo ustanovljeno leta 1990, kot trgovsko podjetje.

Kot pomembnejša prelomnica v razvoju podjetja, je sledila leta 1996 z uvedbo nove

dejavnosti in sicer delo na terenu oziroma montaže in izdelave manjših jeklenih konstrukcij na

terenu. Temu je leta 1997 sledila izgradnja prve delavnice, ki je posledično pripeljala do

razširitve dejavnosti ter povečanja števila zaposlenih. Delo na terenu se je pričelo opuščati.

Povpraševanje na trgu je privedlo leta 2002 do izgradnje novih delavniških prostorov.

Zaradi povečanja prostorov, se je sprostila tudi možnost nove oblike dejavnosti in sicer

strojna obdelava zvarjencev in drugih surovcev. V tem letu so se opravili nakupi prvih boljših

strojev in sicer CNC rezkalnega stroja, stružnic in horizontalnega vrtalno rezkalnega stroja.

Povpraševanje in zahteve kupcev so privedle do izgradnje večjih skladiščnih prostorov

za končne izdelke ter novih prostorov za razrez, ki so bili izgrajeni leta 2004. Zaradi tehničnih

zahtev kupcev, je bila to leto kupljena tudi linija za strojno peskanje.

Naslednja pomembna prelomnica je bila leta 2007, ko je bil opravljen nakup in zagon

večjega CNC horizontalnega vrtalno rezkalnega stroja, kar je pripeljalo do 25 % povečanja

proizvodnje.

2.1 Izdelki in storitve

Glavna dejavnost podjetja Garant Shop d.o.o. je izdelava zvarjencev, njihova obdelava na

strojih ter obdelava drugih surovcev (odlitki…). Del proizvodnje obsega tudi izdelavo

manjših projektov na osnovi idejnih skic in ogledov na terenu. Pri tem se uporablja

programski paket AutoCAD LT 2005.

Največji odstotek izdelkov je narejenih za železarne in sicer so to deli in sklopi, ki se

menjujejo ob remontih in postavitvah novih linij.


- 3 -

Nekaj primerov izdelkov:

Slika 2.1: Primer zahtevnejšega proizvoda


- 4 -

3 OPIS SEDANJEGA KONSTRUIRANJA V PODJETJU

V podjetju Garant shop d.o.o. se pri konstruiranju manjših projektov na osnovi idejnih skic,

ali pa terenskih ogledov uporablja programski paket AutoCAD LT 2005.

3.1 Predstavitev programskega paketa AutoCAD LT 2005

AutoCAD LT 2005, izdelek podjetja Autodesk, je dokaj razširjena verzija programa za

tehnično risanje.

Prvo različico so predstavili leta 1982. Tekla je v okolju DOS. AutoCAD je bil prvi

pomemben program vrste CAD za osebne računalnike. Takrat je večina drugih programov za

tehnično risanje tekla na visoko zmogljivih delovnih postajah ali celo velikih računalnikih.

Uspeh AutoCAD-a je posledica njegove znane odprte zasnove – veliko datotek v obliki

navadnega besedila, ki jih lahko prosto spreminjamo, in programski jeziki (na primer autolisp

in visual basic for applications), zasnovani posebej za to, da končni uporabnik lahko

programira AutoCAD.

Zaradi vsega tega, ja AutoCAD prilagodljiv program za tehnično risanje. To velja za

vsa področja uporabe. AutoCAD ne podpira samo angleščine, temveč tudi druge jezike, tudi

tiste z drugačno abecedo in pri tem nima konkurence. Uporabniki zato z njim delajo na vseh

področjih v več kot 150 državah.

S tehničnimi inovacijami in strokovnim znanjem je Autodesk izdelal program, ki

omogoča trirazsežno modeliranje in vizualizacijo površine in teles, dostop do zunanjih zbirk

podatkov, inteligentno kotiranje, uvažanje in izvažanje datotek v drugih oblikah zapisa,

podporo internetu in še veliko več.

Autodesk je razvil navidezno združenje programerjev, ki razvijajo programsko opremo

za delo z AutoCAD-om, prodajalcev na debelo, ki ponujajo tehnično podporo in

izobraževanje, prilagojeno potrebam uporabnikov, ter izobraževalno mrežo, ki vsako leto

poskrbi za šolanje in usposabljanje uporabnikov. Taka ureditev zagotavlja močno podporo

uporabnikom po vsem svetu.


- 5 -

AutoCAD se uporablja predvsem na naslednjih področjih:

v arhitekturi,

v strojništvu,

v GIS, geografskih informacijskih sistemih,

za upravljanje zmogljivosti (obratov, objektov),

v elektriki in elektroniki,

pri večpredstavnosti.

Poleg tega se AutoCAD uporablja tudi na številnih manj znanih področjih, na primer za

oblikovanje v tekstilni industriji, oblikovanje znakov itn.

AutoCAD LT omogoča popolno kompatibilnost med risbami izdelanimi z katero koli

verzijo AutoCAD-a, vendar pa ne omogoča naprednega 3D modeliranja in vizualizacije,

omogoča samo omejene poglede in risanje v 3D.

3.2 Izdelava risbe s programskim paketom AutoCAD LT 2005

Ob zagonu AutoCAD-a, se nam odpre pogovorno okno Startup. To pogovorno okno

omogoča štiri načine, kako začeti z risanjem. Lahko odpremo:

risbo, ki že obstaja,

risbo na novo,

novo risbo z ustrezno šablono ali

čarovnik, ki nam pomaga pri nastavitvi osnovnih lastnosti.

Preden začnemo z risanjem, je pomembno da si uredimo risalne ravnine. Risalna

ravnina je orodje, s katerim uredimo prikaz predmetov na risbi. Vsak predmet mora imeti

risalno ravnino in vsaka risalna ravnina mora imeti ime, barvo, vrsto črte in debelino črte. Vse

risbe imajo privzeto risalno ravnino z imenom risalna ravnina 0 (nič). Njena barva je črno-

bela, vrsta črt je nepretrgana in debelina črt privzeta – 0,25 mm. Če uporabljamo privzeto

črno ozadje, je privzeta barva predmetov bela. Če je ozadje belo, so predmeti črni. Risalno

ravnino določimo glede na potrebe.

Delu z risalnimi ravninami je namenjeno pogovorno okno Layer Properties Manager,

ki ga odpremo s klikom na gumb Layer oz. z ukazom Settings Layer Control. V tem


- 6 -

pogovornem oknu so prikazane vse trenutne risalne ravnine in njihove lastnosti. V tem oknu

lahko izdelamo tudi novo risalno ravnino ali spreminjamo obstoječo.

Slika 3.1: Pogovorno okno Layer Properties Manager

Za risanje so nam na voljo številne orodne vrstice, kjer najdemo najrazličnejše ukaze:

Slika 3.2: Orodna vrstica Draw.

Ta orodna vrstica vsebuje ukaze za kreiranje osnovnih objektov, kot so: črta,

kostrukcijska črta, večsegmentno črtovje, mnogokotnik, pravokotnik, krog, lok, elipsa,

šrafura, regija in blok.

Osnovni ukazi za urejanje z objekti so zbrani v orodni vrstici Modify in sicer sledeči:

brisanje, kopiranje, zrcaljenje, pomnožitev, premikanje, rotacija, raztezanje, rezanje,

podaljševanje, oblikovanje robov.

Slika 3.3: Orodna vrstica Modify.


- 7 -

Slika 3.4: Pogovorno okno Drafting Settings.

V pogovornem oknu Drafting Settings si lahko vklopimo in izklopimo tako imenovano

lepljenje oziroma prijemanje karakterističnih točk. To nam je v veliko pomoč pri natančnem

umeščanje na že prej narisane objekte. Izberemo lahko med: končno točko, središčno točko,

središčem kroga, presečiščem, pravokotnostjo, tangentno, vzporednost…

Naslednja pomembna orodna vrstica je Dimension, kjer so ukazi za kotiranje risbe.

Slika 3.5: Orodna vrstica Dimension.

Slika 3.6: Primer uporabe programa za izdelavo požarnega stopnišča.


- 8 -

4 KONSTRUIRANJE S PROGRAMSKIM PAKETOM CATIA

4.1 Problematika pri rekonstrukciji stroja

Stroj je bil pred rekonstrukcijo v slabem stanju. Bil je samo delno obratovalen. Delala je

večina pnevmatike, za katero se je izkazalo, da je potrebna dograditve. Elektronika ni bila več

obratovalna v popolnosti in je bila potrebna dograditve.

Slika 4.1: Stroj pred rekonstrukcijo

Iz slike 4.1 je vidno, da je potrebno odstraniti vse konzole in zgornjo ploščo stroja, saj

so neprimerne za univerzalno uporabo. Namreč v tej izvedbi je bil stroj uporabljen za varjenje

prečk v PVC oknih. Iz tega stroja je potrebno narediti stroj za univerzalno rabo in sicer za

varjenje PVC profilov oken različnih oblik, kot so pravokotna, kvadratna, trikotna, okrogla, z

polkrožnim lokom in druga.


- 9 -

Da pa se lahko na enem stroju izdelajo vse te vrste oken, mora stroj omogočati tudi

rotacijo konzol. Potrebno bo izdelati nosilno ploščo tako, da bo omogočala nastavljanje

konzol pod različnimi koti.

Nosilna plošča mora omogočati tudi translacijsko gibanje, ki sploh omogoča varjenje,

zato mora biti stroj narejen z dvema nosilnima ploščama. Ker mora biti gibanje natančno

omejeno, je potrebno vgraditi tudi omejevalne elemente, distančnike z katerimi se tudi

regulira debelina zvara.

Zaradi pomembnosti natančnosti nastavitve profilov pred varjenjem, ja potrebno

konstruirati naslonski element.

Zaradi kompleksnosti problema in pomembnosti pogleda stroja in simulacije kinematike

v 3D že pred izdelavo stroja, sem se odločil, da uporabim programski paket CATIA V5R16.

4.2 Predstavitev programskega paketa CATIA V5R16

CATIA sodi v sam svetovni vrh integriranih programskih paketov za računalniško podprto

oblikovanje, načrtovanje in proizvodnjo CAD/CAM/CAE. Že polno ime Catia Solutions

pove, da je to izdelek, ki ponuja celovite rešitve ne le na področju konstruiranja in

oblikovanja, ampak tudi na področjih, ki so vezana na proizvodne postopke. Gre za sistem

PDM (Product Data Management – upravljanje s podatki o proizvodnji), torej za postopke, ki

so vezani na spremljanje proizvodnega kroga v podjetju.

Razvoj programskega paketa se je začel že v sedemdesetih letih pri priznanem

francoskem izdelovalcu letal Dassault Aviation. V začetku je bila CATIA zamišljena kot

program za prostorsko modeliranje in računalniško vodeno proizvodnjo (NC) le za potrebe

domače hiše. Ker pa se je programska oprema nadgrajevala in je bilo čutiti, da trg potrebuje

take vrste orodja, so se v Dassaultu odločili, da bodo zadevo spravili na trg.

Ustanovili so zasebno podjetje Dassault Systemes, ki se je ukvarjalo izključno z

nadaljnjim razvojem programske opreme. Sledila je povezava s podjetjem IBM, vodilnim

svetovnim podjetjem na področju informatike. S tem so poskrbeli za prodajo CATIA in za

primerno tehnično podporo. Najprej so programski paket osvojili predvsem uporabniki v

letalski industriji, ob koncu osemdesetih in v začetku devetdesetih let, pa so CATIA sprejeli v

širokem krogu avtomobilske industrije. Kasneje je CATIA osvojila tudi druga industrijska

področja, npr. strojegradnjo in orodjarstvo. Veliki poslovni uspehi so postavili podjetje


- 10 -

Dassault Systemes med vodilna podjetja na področju izdelave programske opreme

CAD/CAM, zato je družba ob koncu devetdesetih let lahko začela kupovati sorodna podjetja.

4.2.1 Razlogi za priljubljenost

Če bi iskali vzroke, zakaj je bila CATIA tako hitro in enoglasno sprejeta s strani velikih

industrijskih vej, kot sta letalska in avtomobilska industrija, je vsekakor najpomembnejši

dejavnik izredno kakovosten prostorski prikazovalnik. Tako imenovana hibridna filozofija

paketu CATIA omogoča prilagodljivo delo s pomočjo prostorskih elementov ali površin. Ob

tem ne smemo pozabiti na kakovosten modul za dvorazsežno risanje, ki je za veliko

uporabnikov še vedno zelo pomemben. Zaradi široke palete programov oziroma modulov je

CATIA vsestranski program, v katerem vsakdo lahko najde svoje rešitve. CATIA nudi poleg

standardnih modulov za načrtovanje tudi module za analizo (FEA – analiza s postopkom

končnih elementov), proizvodnjo (CAM/NC) in še veliko število točno določenih in

specializiranih modulov. Omenimo le module za načrtovanje strojnih inštalacij HVAC

(ogrevanje, prezračevanje, klimatizacije), module za načrtovanje robotiziranih celic,

kompozitnih materialov ipd.. Za zelo posebne zahteve je pripravljena odprta programska

shema, s pomočjo katere si lahko naredimo in namestimo svoje programske rešitve. V tako

zapletenem okolju pride do izraza še en dejavnik, ki je odločujoč pri ocenjevanju programske

opreme. To je izjemno visoka raven integracije, kar pomeni, da CATIA zalo suvereno pokriva

ogromno industrijskih in tehničnih disciplin. Ker je odločitev za nakup in uporabo sistema za

računalniško podprto načrtovanje in proizvodnjo za večino uporabnikov strateške narave in

najpogosteje vezane na daljše obdobje, velja omeniti kvalitetno tehnično podporo, ki jo IBM

v sodelovanju z Dassault Systemes in krajevnimi poslovnimi partnerji nudi uporabnikom.

Dobra podpora je namreč pogosto odločilni dejavnik pri nakupu določenih rešitev.

4.2.2 Standard v avtomobilski industriji

Za večino manj poučenih uporabnikov je ime CATIA povezano z avtomobilsko industrijo. Ko

je sredi devetdesetih let prišla na trg četrta nadgradnja programa, je CATIA resnično postala

pravi standard na tem področju. Kar 17 od 25 največjih svetovnih proizvajalcev uporablja kot


- 11 -

osnovno CAD/CAM orodje ravno CATIA. To še posebej velja za evropsko avtomobilsko

industrijo, kjer srečamo kupce, kot so Daimler Chrysler, Volkswagen, BMW, Audi, Renault,

Peugeot, Citroen in drugi.

Najbrž ni nič čudnega, če paket uporabljajo številni dobavitelji sestavnih delov za

avtomobilsko industrijo, saj uporaba enotne rešitve omogoča bolj učinkovito delo.

Ker si je CATIA začela utirati pot naprej v letalski industriji, ne smemo pozabiti njene

najboljše reference z največjim številom delovnih mest, podjetja Boeing. V njem imajo več

tisoč delovnih postaj s CATIA, število pa še vedno narašča. Najpomembnejši najnovejši

uporabnik je Airbus, kjer so se odločili, da bodo projekt najnovejšega potniškega letala delali

prav s programskim paketom CATIA.

4.2.3 CATIA V5

V preteklosti je prihode novih različic paketa CATIA vselej spremljalo vprašanje, kdaj se bo

pojavila izvedba za okolje Windows. Odgovor je konkretiziral v obliki popolnoma predelane

različice 5. Z upoštevanjem znanj in izkušenj iz prejšnjih različic ter ob upoštevanju napredka

in razvoja na področju CAD/CAM-a je bil program napisan popolnoma na novo.

Osnovna značilnost nove različice je poleg že omenjene popolne prilagojenosti filozofiji

in podobi okolja Windows preprosta, a zelo široka uporabnost. Glavna kvaliteta pri

modeliranju je tesna povezanost med površinskim in prostorskim modeliranjem. Določanje

parametrov je zelo prilagodljivo, izdelava tehnične dokumentacije pa se opravlja zelo hitro na

podlagi 3D modela. Uporabnik ima na voljo orodja za pregledovanje, kinetično analizo,

analizo kompatibilnih zglobov ipd.. CATIA V5 ponuja tudi možnost za analize tipa FEM in

za vključevanje sistema PDM.

Eden njenih glavnih adutov je tudi področje za računalniško vodenje proizvodnje

(CAM). Na voljo ima module za struženje in 2,5-osno, 3-osno in 5-osno rezkanje. Posebej

velja poudariti preprosto uporabo in dejstvo, da se program naučimo uporabljati razmeroma

hitro. Ob tem CATIA V5 nudi izredno visoko kvaliteto ter v največji možni meri prijetno

podobo. Zato ni zanimiva samo za velike uporabnike.


- 12 -

4.3 Predstavitev modula Mechanical Design

Programski paket CATIA sestavljajo moduli, ki nudijo podporo konstrukterju pri različnih

aktivnostih v procesu konstruiranja. Paket predstavlja zelo dobro orodje za računalniško

podprto konstruiranje (Computer Aided Design – CAD). Izbor modulov, ki jih nudi CATIA,

lahko vidimo v zavesnem meniju, ki se odpre, ko izberemo ukaz Start iz menijske vrstice

(slika 4.2). Vsak modul ponuja še različna delovna okolja, seznam katerih najdemo v

zavesnem podmeniju, ko izberemo posamezni modul.

Slika 4.2: Moduli programskega paketa CATIA/delovna okolja Mechanical Design.

Modul Mechanical Design je osnovni modul programskega paketa znotraj katerega se

nahajajo pomembneadelavna okolja za modeliranje, kot so Part Design, Assembly Design,

Weld Design, Drafting, Sheet Metal Design, Generative Sheetmetal Design.


- 13 -

4.4 Predstavitev delavnega okolja Part Design

Delavno okolje Part Design je eno najosnovnejših delavnih okolij. V tem delavnem okolju se

modelirajo najosnovnejši volumski deli.

4.4.1 Orodja za modeliranje v delavnem okolju Part Design

Osnovna orodja za modeliranje:

Sketch: osnovno okolje. kjer se skicirajo v 2D osnovne oblike, profili oziroma

konture, ki jih uporabimo za nadaljnje modeliranje.

Creata a Pad: Izvlek skiciranega profila v prostor oziroma 3D. To je eden od

osnovnih gradnikov iz katerega izpeljujemo ostale gradnike.

Create a Multi-Pad: Omogoča izvlek profila, ki pripada isti skici, z različnimi

dolžinami posameznih delov skice.

Create a Drafted Filleted Pad: Izvlek profila z hkratnim oblikovanjem robov in

sten elemtnta (posnetja robov, koničnost sten).

Create a Pocket: Izdelava žepa. Omogoča izdelavo utorov, izsekov, lukenj

različnih oblik.

Crate a Multi-Pocket: Izdelava žepov na osnovi iste skice, vendar z različnimi

globinami posameznih delov skice.

Create aDrafted Filleted Pocket: Izdelava žepov z hkratnim oblikovanjem robov

in sten elementa (posnetja robov in koničnost sten).

Create a Shaft: Z rotiranjem profila oziroma skice okrog ene osi se ustvari

element.

Create a Groove: Z rotacijo profila okoli osi se iz že obstoječega elementa

odstrani material.

Create a Hole: Izdelava luknje, omogoča tudi hkratno oblikovanje roba luknje,

določevanje globine (če je slepa luknja) in določevanje morebitnega navoja.


- 14 -

Create a Rib: Izvlek profila po krivulji, tako da ustvarimo element.

Create a Slot: izvlek profila po krivulji, tako da odvzamemo material iz že

obstoječega elementa.

Create a Stiffener: Izdelava reber na osnovi profila z določevanjem smeri in

debeline rebra.

Create a Multi-sections Solid: Izdelava elementa z izvlekom skozi več različnih

profilov oziroma prerezov.

Remove a Multi-sections Solid: Z navideznim izvlekom skozi različne profile

oziroma prereze se odstrani material iz že obstoječega elementa.

Oblikovanje zunanjih oblik:

Create a Solid Combine: Element kot rezultat sekanja več elementov.

Create a Fillet: Ustvarjanje posnetja robov z konstantnim polmerom.

Create a Variable Radius Fillet: Ustvarjanje posnetja robov z spreminjajočim se

polmerom.

Create a Face-Face Fillet: Ustvarjanje prehoda med dvema površinama, ki nista v

direktnem stiku.

Create a Chamfer: Ustvarjanje ravnega posnetja robov pod različnimi koti.

Create a Basic Draft: Ustvarjanje poševnosti robov oziroma površin za na primer

lažje odstranjevanje odlitka iz kalupa.

Create an Advanced Draft: Omogoča izbiro dveh različnih naklonov površin za

zahtevnejše prehode.

Create a Variable Angle Draft: Omogoča izbiro različnih kotov na eni površini.

Create a Shell: Omogoča praznjenje elementa ob ohranitvi konstantne debeline

stene.

Create a Thickness: Omogoča spreminjanje debeline elemnta.

Create a Thread/Tap: Izdelava navojev


- 15 -

Create a Remove Face Feature: Izbira nekaterih površin, ki se odstranijo.

Create a Replace Face Feature: Omogoča odstranitev dela površine na osnovi

oblike neke druge površine.

Orodja za premaknitve in ponovitve:

Create a Translation: Premaknitev.

Create a Rotation: Rotacija.

Create a Symmetry: Ustvarjanje simetričnega elementa.

Create a Mirror: Zrcaljenje elementa.

Create a Rectangulare Pattern: Omogoča hitro pomnožitev elementa v vrstično

stolpčni ureditvi.

Create a Circular Pattern: Omogoča hitro pomnožitev elementa v obliki kroga.

Create a User Pattern: Omogoča uporabniku, da po lastni želji določi kje (ne po

naprej določenem vzorcu) bo imel določene elemente, kot kopije nekega elementa.

Create a Scaling: Omogoča povečanje ali zmanjšanje elementa glede na neko

referenčno točko, ravnino ali površino.

Referenčni elementi:

Create Point: Ustvari točko.

Create Line: Ustvari črto.

Create Planes: Ustvari ravnino.


- 16 -

4.4.2 Primer uporabe delavnega okolja Part Design

4.4.2.1 Izbira delavnega okolja

Najprej izberemo delavno okolje: Start/Mechanical Design/Part Design. V primeru, da se

pojavi pogovorno okno New Part (slika 4.3), lahko v okno Enter part name vnesemo ime

našega modela, ki ga bomo kreirali. Program predlaga ime Part1 in če se z njim strinjamo,

lahko potrdimo z gumbom OK. Lahko pa izberemo svoje ime. V primeru, da okna v prihodnje

ne želimo, moramo vklopiti stikalo Do not show this dialog at startup.

Slika 4.3: Pogovorno okno New Part.

S potrditvijo s klikom na OK se nam odpre delavno okolje Part Design.

Slika 4.4: Delavno okolje Part Design.


- 17 -

4.4.2.2 Skiciranje

Z klikom na ukaz Sketcher preidemo v delovno okolje za skiciranje, ki predstavlja

dvodimenzionalno delovno okolje.

Profil bomo najprej skicirali, kar pomeni, da bomo risali obliko profila (vertikale,

horizontale, poševnice …), ne da bi pri tem upoštevali dejanske dimenzije. Pri tem si bomo

pomagali z mrežo in avtomatsko navigacijo. Risanje profila začnemo z izbiro ukaza Profile.

4.4.2.3 Dimenzioniranje

Nato sledi dimenzioniranje profila in geometrijskih odnosov med elementi profila, ki niso bili

definirani v fazi kreiranja profila. Uporabimo lahko ukaz Constraint ter posamično kotiramo

dimenzije vseh elementov profila.

Slika 4.5 prikazuje obliko in dimenzije profila. Ko smo vse kote prilagodili dejanskim

vrednostim, so vse črte izrisane z zeleno barvo. Če bi bil kateri od elementov ob koncu

dimenzioniranja še vedno obarvan belo, bi to pomenilo da ni dovolj definiran.

Slika 4.5: Oblika in dimenzija profila.


- 18 -

4.4.2.4 Izvlek profila v tretjo dimenzijo

Dvodimenzionalni prerez aluminijaste plošče smo tako narisali. Če želimo izdelati prostorski

model telesa, moramo spremeniti delavno okolje – ponovno preiti v 3D okolje. Trenutno

delovno okolje Sketcher zapustimo tako, da uporabimo izraz Exit workbench. Tako se vrnemo

v delovno okolje Part Design, kjer je profil, katerega kreiranje smo pravkar zaključili,

prikazan z referenčnimi točkami – bele oziroma oranžne pike. Če opazimo črne pike, to

pomeni, da profil ni neprekinjen in ga ne bo mogoče raztegniti v polno telo. Prostorski model

lahko kreiramo le z raztegom zaključenega oziroma sklenjenega profila.

Izvlek profila v tretjo dimenzijo naredimo s pomočjo ukaza Pad. Izbira ukaza Pad

aktivira prikaz pogovornega okna Pad Definition, kjer mora biti v polju Profile/Surface v

oknu Selection izbran naš profil, ki ga želimo izvleči. V polju First Limit pa izberemo način

rizvleka ter želeno dimenzijo.

Slika 4.6: Pogovorno okno Pad Definition.

Po pravilni izbiri profilov in definiranju dolžine izvleka, izberemo OK in na ta način

smo izdelali računalniški prostorski model aluminijaste osnovne plošče.


- 19 -

4.4.2.5 Izdelava utorov

Za izdelavo utorov uporabimo ukaz Create a Pocket ali po potrebi Crate a Multi-Pocket.

Z klikom na ploskev izberemo ravnino, na kateri želimo izdelati izrez. Z ukazoma

Sketcher zapustimo delavno okolje modeliranja in preidemo v delavno okolje za skiciranje.

Tukaj narišemo izrez oziroma utor, ga pozicioniramo in z ukazom Exit workbench zapustimo

delovno okolje.

Nato izberemo ukaz Create a Pocket. Odpre se pogovorno okno Pocket Definition, kjer

mora biti v polju Profile/Surface v oknu Selection izbran naš profil. V polju First Limit

izberemo način izvleka našega profila. Lahko določimo globino, ali pa ga omejimo z neko

ploskvijo. Vse izbrano potrdimo z ukazom OK.

Slika 4.7: Izdelava utora.

Podobno naredimo še z poglobitvijo utora. Na isti način izdelamo tudi drugi utor.

4.4.2.6 Izdelava navojnih lukenj

Za izdelavo navojnih lukenj izberemo ukaz Hole ter izberemo ploskev na kateri želimo

luknjo. Odpre se pogovorno okno Hole Definition. Na prvem zavihku Extension izberemo tip


- 20 -

luknje Blind, globino luknje Depth ter v polju Bottom izberemo tip dna luknje. Z klikom na

Sketch pozicioniramo luknjo.

Slika 4.8: Določitev osnovnih parametrov luknje.

Za izdelavo navoja v luknji pa preklopimo na tretji zavihek Thread Definition.

Slika 4.9: Določitev navoja.

Vklopimo ukaz Threaded in v polju Thread Definition izberemo tip navoja (Type-

Metric Thick Pitch), nato velikost navoja (Thread Description - M8) in nato še globino navoja

in globino luknje. Ko smo izbrali vse potrebno, potrdimo z klikom na ukaz OK in tako smo

izdelali navojno luknjo.

Ker pa na tej ploskvi potrebujemo več lukenj uporabimo ukaz Rectangulare Pattern.

Odpre se pogovorno okno Rectangulare Pattern Definition. V prvem polju First Direction


- 21 -

izberemo način podajanja razdalje, število elementov, ki jih želimo imeti in razdaljo od enega

do drugega elementa. V drugem polju Reference Direction izberemo referenčno ravnino in v

tretjem polju Object to Pattern izberemo element, ki ga želimo pomnožiti. Z klikom na OK

potrdimo vneseno in izdelali smo še drugo navojno luknjo na tej ploskvi.

Slika 4.10: Uporaba ukaza Rectangulare Pattern.

4.4.2.7 Oblikovanje robov

Zaradi potreb postopka varjenja oken pa moramo oblikovati še robove plošče. Tukaj si

pomagamo z ukazom Chamfer. Odpre se pogovorno okno Chamfer Definition.

V oknu Mode izberemo način podajanja, v oknu Lenght 1 dolžino in v oknu Angle kot

posnetja. V oknu Object(s) to chamfer izberemo robove, ki jih želimo posneti.

Slika 4.11: Pogovorno okno Chamfer Definition.


- 22 -

Z ukazom Fillet oblikujemo še ostale robove, ki jih želimo oblikovati. Postopek je

podoben kot pri ukazu Chamfer.

In tako smo naredili računalniški model aluminijaste plošče.

Slika 4.12: Računalniški model aluminijaste plošče.

4.5 Predstavitev delavnega okolja Assembly Design

Delavno okolje Assembly Design je delavno okolje, kjer sestavljamo elemente v produkte

oziroma manjše dele v neko celoto oziroma sestavo.

4.5.1 Orodja za delo v delavnem okolju Assembly Design

Analiza Produkta oziroma sestave:

Compute a Clash: Analiza možnosti trka.

Analyze Constraints: Analiza omejitev.


- 23 -

Analyze Dependences: Analiza odvisnosti.

Analyze Updates: Posodobitev.

Analyze Degrees of Freedom: Analiza prostostnih stopenj.

Urejevalni ukazi:

Manage Coincidence Constraint: Sovpadna odvisnost.

Create a Contact Constraint: Ustvarjanje kontaktne odvisnosti.

Manage Offset Constraint: Oddaljenost oziroma vzporednost.

Create an Angle Constraint: Ustvarjanje kotne odvisnosti.

Fix a Component: Fiksiranje komponente (nepremakljivost).

Fix Components Together: Zlepljenje komponent.

Change Constraint: Zamenjava omejitve.

Deactivate or Activate Constraints: Vklop ali izklop omejitev.

Use a Part Design Pattern: Uporaba vzorca oziroma ponovitev iz Part Design.

Premikanje komponent:

Translate Components: Translacijski premik komponent.

Rotate Components: Rotacija komponent.

Manipulate Components: Ukaz za manipulacijo komponent v različnih smereh.

Explode a Constrained Assembly: »Razstrelitev« oziroma raztegnitev komponent

iz sklopa v različne smeri, tako da je vsaka komponenta vidna posamično in ne v

sklopu.

Stop Manipulation on Clash: Z tem ukazom se manipulacija komponent ustavi v

primeru, da pride do trka med komponentami.


- 24 -

4.5.2 Primer uporabe delavnega okolja Assembly Design


Najprej izberemo delovno okolje: Start/Mechanical Design/Assembly Design.

Slika 4.13: Izbira delavnega okolja Assembly Design.

S takšno izbiro preidemo v delavno okolje Assembly Design. Produkt je avtomatsko

imenovan Product 1, kar lahko z klikom na desni gumb in izbiro Properties spremenimo.

Slika 4.14: Delavno okolje Assembly Design.


- 25 -

4.5.2.2 Uvoz obstoječih elementov

Obstoječe elemente, torej elemente, ki smo jih predhodno modelirali v delavnem okolju Part

Design, uvozimo v delavno okolje Assembly Design tako, da izberemo ukaz Existing

Component. Z izbiro tega ukaza se odpre pogovorno okno File Selection, kjer izberemo

komponente, ki jih želimo uvoziti v delavno okolje za sestavo v sklop. Če želimo izbrati več

komponent za enkratni uvoz, to storimo tako, da na tipkovnici pritisnemo in držimo tipko Ctrl

in z miško izbiramo komponente. Ko izberemo želene komponente, potrdimo uvoz z

pritiskom na odpri.

Slika 4.15: Pogovorno okno File Selection za izbiro komponent.

4.5.2.3 Manipuliranje z izbranimi komponentami

Ob uvozu komponent v delavno okolje Assembly Design so prikazane komponente

popolnoma neurejeno razporejene. Zato za osnovno porazdelitev, uporabimo ukaz

Manipulation. Odpre se pogovorno okno Manipulation, kjer lahko izberemo okoli katere osi

želimo komponento rotirati, ali pa po kateri osi oziroma ravnini želimo komponento

premikati. Z izbiro možnosti With respect to constraints lahko manipuliramo z komponentami

samo v smereh, ki jih dopuščajo že prej določene omejitve, če tega ne izberemo lahko

premikamo komponente v vse želene smeri.


- 26 -

Slika 4.16: Pogovorno okno Manipulation.

Slika 4.17: Manipuliranje z Komponentami.

4.5.2.4 Postavljanje omejitev za urejanje in sestavo v sklop

Najprej izberemo element, ki bo fiksen oziroma referenčen za umeščanje ostalih. To storimo

tako, da izberemo ukaz Fix Component in kliknemo na komponento, ki jo želimo določiti kot

fiksno komponento.

Delo nadaljujemo s sistematičnim zlaganjem komponent v sklop. Pomagamo si z več

ukazi. Med osnovne spada Contact Constraint s katerim določimo, katere površine morajo

biti v kontaktu. Z miško kliknemo na površini, ki morata biti v kontaktu in tako postavimo

kontaktno omejitev.


- 27 -

Naslednji zelo uporaben ukaz je Coincidence Constraint s katerim določimo sovpad

lukenj, utorov ali pa tudi soležnost površin. Ta ukaz uporabimo tako, da izberemo na primer

dve osi lukenj in jih s tem naredimo sovpadne, ali pa izberemo z klikom na površino dve

površini in jih s tem naredimo soležne. Ko smo izbrali zgoraj navedeno se odpre pogovorno

okno Constrain Properties, kjer lahko v oknu Name določimo ime omejitve. V polju

Supporting Elements določimo oziroma zamenjamo elemente, ki jih omejujemo. V oknu

Orientation določimo smer omejitve.

Slika 4.18: Pogovorno okno Constraint Properties.

Naslednji pomemben ukaz je Offset Constraint s katerim določimo vzporednost med

osmi ali ravninami ter oddaljenost med njimi. Po kliku na ukazno ikono izberemo dve

površini ali osi in odpre se pogovorno okno Constraint Properties, kjer lahko v oknu Name

določimo ime omejitve. V polju Supporting Elements določimo oziroma zamenjamo

elemente, ki jih omejujemo. V oknu Orientation določimo smer omejitve ter v oknu Offset

določimo oddaljenost med izbranima elementoma.

Slika 4.19: Pogovorno okno Constraint Properties.


- 28 -

Z klikom na ukaz Update All posodobimo postavitev komponent glede na omejitve, ki

smo jih postavili.

Ko so komponente sestavljene tako, da jih več ne želimo prestavljati in morajo ostati ob

vsaki manipulaciji v istem položaju ena glede na drugo, jih z ukazom Fix Together fiksiramo

oziroma navidezno zlepimo skupaj.

Slika 4.20: Računalniški model delno sestavljene konzole.

Programski paket CATIA vsebuje tudi katalog standardnih delov, ki jih lahko uvozimo

v naše delavno okolje. Izbiramo lahko med standardnimi vijaki, maticami, podložkami, zatiči,

sorniki, vskočniki, razcepkami, zagozdami, mozniki. Katalog standardnih delov odpremo z

ukazom Catalog Browser. Ko se odpre pogovorno okno Catalog Browser, lahko izbiramo

med knjižnicami elementov.

Slika 4.21: Pogovorno okno Catalog Browser.


- 29 -

Postopek sestavljanja nadaljujemo z uvažanjem modeliranih elementov in drugih

standardnih elementov iz kataloga. Postopek sestavljanja in manipuliranja je podoben oziroma

enak, kot je navedeno.

Slika 4.22. Računalniški model sestavljene konzole.

4.6 Predstavitev delavnega okolja DMU Kinematics

Delavno okolje DMU Kinematics je delavno okolje, kjer lahko s pomočjo različnih orodij

naredimo kinematično analizo sklopa, ki smo ga pred tem modelirali in sestavljali v ostalih

delavnih okoljih

4.6.1 Osnovna orodja za delo v delavnem okolju DMU Kinematics

Na voljo imamo številne različne tipe povezovalnih orodij (Joint), ki imajo različno število

prostostnih stopenj:

Revolute : Omogoča rotacijo elementa okrog nekega drugega oziroma okoli osi.

Ima eno prostostno stopnjo, pri čemer kot komando podamo kot zasuka.


- 30 -

Prismatic: Omogoča translacijo elementa samo po eni osi. Ima eno prostostno

stopnjo, kot komando podamo dolžino translacije.

Cylindrical: Omogoča translacijo in rotacijo in sicer oboje okoli iste osi. Ima dve

prostostni stopnji, pri čemer kot komando podamo kot zasuka in/ali dolžino

translacije.

Screw Joint: Omogoča simulacijo gibanja po navojnici. Ima eno prostostno

stopnjo in sicer je to lahko kot zasuka (rotacija), ali pa dolžina (translacija).

Spherical: Omogoča simulacijo krogličnega gibanja (rotacija v vseh treh oseh) in

sicer ima tri prostostne stopnje.

Planar: Omogoča simulacijo gibanja po ravnini. Ima tri prostostne stopnje in

sicer dve translaciji (dolžina) in eno rotacijo (kot zasuka).

Rigid: Povezovalno orodje, ki nima prostostnih stopenj, vendar pa povzroči

navidezno fiksno povezavo med izbranima elementoma.

Slide Curve: Omogoča translacijo in rotacijo po krivulji. Ima tri prostostne

stopnje.

Roll Curve: Omogoča kotaljenje, ima dve prostostni stopnji.

Gear Joint: Omogoča simulacijo zobniškega prenosa gibanja. Ima eno prostostno

stopnjo in sicer rotacijo.

Rack Joint: Omogoča simulacijo prenosa gibanja z zobato letvijo. Ima eno

prostostno stopnjo, kot komando pa lahko podamo ali rotacijo (kot zasuka) ali pa

translacijo (dolžina).

Druga pomembna orodja za delo v delavnem okolju DMU Kinematics.

Fixed Part: Z tem ukazom izberemo element, ki bo predstavljal fiksni del

oziroma osnovni element za izdelavo simulacije.

Mechanism Analysis: Ukaz za analizo mehanizma, kjer ugotovimo, ali lahko naš

mehanizem analiziramo.

Simulation: Ukaz, s katerim odpremo pogovorno okno za izdelavo simulacije.


- 31 -

4.6.2 Primer uporabe delavnega okolja DMU Kinematics


Običajno se preden preidemo v delavno okolje DMU Kinematics nahajamo v katerem drugem

delavnem okolju, kjer sestavljamo sklop. Običajno je to Assembly Design. Prehod na delavno

okolje pa naredimo tako, da izberemo Start/Digital Mockup/DMU Kinematics.

Slika 4.23: Izbira delavnega okolja DMU Kinematics.

4.6.2.2 Določitev fiksnega dela / nov mehanizem

Izdelavo simulacije začnemo z izbiro fiksnega oziroma osnovnega dela. To storimo z ukazom

Fixed Part. Z izbiro tega ukaza se odpre pogovorno okno New Fixed Part, kjer izberemo New

Mechanism in izberemo ime mehanizma, ter kliknemo na del, ki ga želimo imeti kot osnovo

oziroma fiksni del.

Slika 4.24: Ustvarjanje novega mehanizma.


- 32 -

4.6.2.3 Določevanje povezovalnih ukazov (Joints)

Pri določevanju povezovalnih ukazov (Joints) se lahko odločimo, da spremenimo omejevalne

ukaze (Constraint), ki smo jih uporabili pri sestavljanju sklopa, v povezovalne ukaze (Joint).

Bolj običajno je, da ustvarjamo nove povezovalne ukaze, saj nam lahko nekateri omejevalni

ukazi povzročajo težave pri izdelavi simulacije. Običajno je bolje, da za izdelavo simulacije

odstranimo vijake in druge standardne dele iz sklopa. Kadar že naprej vemo, kateri deli se

bodo gibali skupaj, jih uvozimo kot poseben produkt oziroma sklop, ki je fiksiran skupaj brez

ostalih omejitev (Constraints).

Med najosnovnejše ukaze spada Rigid, s katerim medsebojno fiksiramo dva sklopa, ali

pa dva elementa. S tem ukazom ne ustvarimo novih komand in prostostnih stopenj za

simulacijo. Določimo ga tako, da v polju Mechanism izberemo mehanizem, ki ga

uporabljamo, v polju Joint name določimo ime in v poljih Part 1 in Part 2 izberemo elementa

med katerima želimo ustvariti povezovalni ukaz.

Slika 4.25: Pogovorno okno Joint Creation:Rigid.

Naslednji zelo uporaben ukaz je Cylindrical, ki je običajno zveza med dvema osema. Ta

povezovalni ukaz (Joint) ima dve prostostni stopnji in sicer dovoljuje rotacijo okoli osi in

translacijo vzdolž osi. Določimo ga tako, da v polju Mechanism izberemo mehanizem, ki ga

uporabljamo. V polju Joint name določimo ime in v poljih Line 1 in Line 2 izberemo linije

oziroma osi med katerima želimo ustvariti povezovalni ukaz. Z klikom na ukazovalno okence

Angle driven (podamo kot zasuka) in Length driven (podamo dolžino translacije), pa dodamo

povezovalnemu ukazu še komandne lastnosti in s tem ustvarimo nove komande za simulacijo.


- 33 -

Slika 4.26: Pogovorno okno Joint Creation: Cylindrical.

Pogosto uporabljen ukaz je Planar s katerim določimo povezavo med dvema

ravninama. S tem ukazom ne moremo ustvariti novih komand za simulacijo, saj ne moremo

podati komandnih ukazov. Določimo ga tako, da v polju Mechanism izberemo mehanizem, ki

ga uporabljamo, v polju Joint name določimo ime in v poljih Plane 1 in Plane 2 izberemo

ravnini med katerima želimo ustvariti povezovalni ukaz.

Slika 4.27: Pogovorno okno Joint Creation: Planar.

Med pogosto uporabljenimi ukazi je tudi ukaz Prismatic. Povezovalni ukaz določimo

tako, da v polju Mechanism izberemo mehanizem, ki ga uporabljamo, v polju Joint name

določimo ime in v poljih Line 1, Line 2, Plane 1 in Plane 2 določimo linije in ravnine

elementov, med katerima želimo ustvariti povezovalni ukaz Prismatic. S klikom na

ukazovalno okence Lenght driven dodamo komandno lastnost in sicer translacijo in s tem

ustvarimo novo komando za simulacijo mehanizma.

Slika 4.28: Pogovorno okno Joint Creation: Prismatic.


- 34 -

Med določevanjem povezovalnih ukazov lahko določimo povezovalni ukaz, ki nima

nobenega vpliva na izdelavo simulacije oziroma na število prostostnih stopenj. V takem

primeru se pojavi informacijsko okno Information, ki nam sporoči, da izbran ukaz oziroma

določena komanda nima nobenega vpliva na prostostne stopnje in nam omogoča izbiro, da

opustimo določevanje te komande ali pa jo vseeno določimo.

Slika 4.29: Informacijsko okno Information.

Če ustvarimo ukaz, ki je v nasprotju z drugimi ukazi, ali pa smo določili preveč ukazov

oziroma komand, se pojavi informacijsko okno Error, ki nam sporoči, da je določitev ukaza

oziroma komande nemogoča, ker je mehanizem postal preveč omejen za simuliranje

kinematike.

Slika 4.30: Informacijsko okno Error.

Ko smo ustvarili takšno število in kombinacijo komand, da več ni prostostnih stopenj in

ni nobeden ukaz v nasprotju z drugim, se pojavi informacijsko okno Information, ki nam

sporoči, da je mehanizem mogoče simulirati.

Slika 4.31: Informacijsko okno Information.


- 35 -

4.6.2.4 Analiza mehanizma

Preden pričnemo z izdelavno simulacije opravimo analizo mehanizma. To storimo tako, da

kliknemo na ikono Mechanism Analysis. Ko računalnik opravi analizo se izpiše pogovorno

okno Mechanism Analysis, kjer lahko vidimo podatke o imenu mehanizma, možnosti

simulacije, številu povezovalnih ukazov in številu komand. Navedeni so tudi podatki o

povezovalnih ukazih (med katerimi elementi ni kateri s ukazi z komandami).

Slika 4.32: Pogovorno okno Mechanism Analysis.

4.6.2.5 Izdelava simulacije s snemanjem korakov

Izdelava simulacije s snemanjem korakov je eden od načinov izdelave simulacije. Izdelavo

simulacije pričnemo s klikom na ikono Simulation in izberemo objekt simulacije, ki je v tem

primeru mehanizem 1. Odpre se pogovorno okno Edit Simulation in pogovorno okno

Kinematics Simulation – Mechanism 1.


- 36 -

Slika 4.33: Pogovorno okno Edit Simulation.

Slika 4.34: Pogovorno okno Kinematics Simulation – Mechanism 1.

V pogovornem oknu Edit Simulation v polju Name določimo ime simulacije in nato v

pogovornem oknu Kinematics Simulation – Mechanism 1 s premikanjem drsnikov določimo

položaj nekega dela stroja in ko se nahaja v želeni oziroma zahtevani poziciji, kliknemo na

ukaz Insert v pogovornem oknu Edit Simulation in s tem smo določili prvi korak simulacije.

Tako nadaljujemo še z ostalimi komandami oziroma z določevanjem vmesnih pozicij

komponent na stroju. Ko so koraki posneti, si lahko ogledamo posneto simulacijo in jo s

klikom na OK tudi potrdimo. S tem je simulacija kinematike izdelana.

Simulacijo si ogledamo ali kasneje spreminjamo z dvoklikom na ime simulacije v

drevesni strukturi, kjer si lahko ogledujemo posamezne korake ali pa simulacijo kot celoto.

Simulacijo lahko shranimo kot AVI datoteko. Za ustvarjanje AVI datotek imamo več

načinov in sicer z ukazom Generate Video, Compile Simulation in z ukazom Video. Izbran je

bil postopek Video s katerim lahko posnamemo vse, kar se dogaja na zaslonu, tudi morebitne

rezultate analiz.


- 37 -

4.6.3 Analiza razdalj med komponentami

Med posameznimi komponentami lahko merimo razdalje in na podlagi dobljenih podatkov

oziroma odčitavanja podatkov z zaslona analiziramo pravilnost delovanja sklopa.

Distance med komponentami lahko merimo z ukazom Distance and Band Analysis in z

ukazom Measure Between. Z izbiro ukaza se odpre pogovorno okno Measure Between.

Slika 4.35: Pogovorno okno Measure Between.

V polju Definition lahko izberemo med vrstami merjenja. V poljih Selection izberemo

vrsto elementa in nato kliknemo na elementa, katerih oddaljenost nas zanima. V polju Results

lahko odčitamo dobljene rezultate.

Distance med elementi se z gibanjem spreminjajo. Zato v simulaciji dodamo z ukazom

Edit analysis, ukaze za merjenje distanc med simulacijo.

Slika 4.36: Pogovorno okno Edit Analysis in Simulation.


- 38 -

Tako lahko med simulacijo spremljamo spreminjajoče se podatke, ki so odvisni od

položaja komponente. Na podlagi teh podatkov lahko ocenimo pravilnost delovanja.

Slika 4.37: Spremljanje merjenja distanc med komponentami.

4.7 Predstavitev delavnega okolja Drafting

Delavno okolje Drafting uporabljamo za izdelavo 2D tehnične dokumentacije.

4.7.1 Primer uporabe delavnega okolja Drafting

Najprej v programskem paketu CATIA odpremo element oziroma sklop za katerega želimo

izdelati 2D tehnično dokumentacijo. Nato preidemo v delavno okolje Drafting tako, da

izberemo Start/Mechanical Design/Drafting.

Slika 4.38: Izbira delavnega okolja Drafting.


- 39 -

Odpre se pogovorno okno New Drawing Creation, kjer lahko izberemo med praznim

listom in med tem, da nam program sam določi poglede na izbran element.

Slika 4.39: Pogovorno okno New Drafting Creation.

Ko smo v delavnem okolju Drafting, si razdelimo prostor na ekranu na polovico zato,

da lahko določujemo poglede na element za 2D dokumentacijo. To storimo tako, da izberemo

v orodni vrstici možnost Window in tam izberemo razdelitev. Izbiramo lahko med

horizontalno in vertikalno razdelitvijo.

Z ukazi za določevanje pogledov in z ukazi za določevanje prerezov določimo poglede

in prereze, ki jih potrebujemo, da lahko izdelamo primerne delavniške risbe.

Z ukazi za kotiranje nato kotiramo risbo v skladu s standardi za izdelavo tehnične

dokumentacije.

Slika 4.40: Ukazi za kotiranje.

Programski paket pa nam tudi omogoča, da 2D dokumentacijo shranimo tudi kot dwg

ali dxf datoteko, ki jih lahko odpremo tudi s programskim paketom AutoCAD 2005 LT. Ker

se pri tem ohranijo vse dimenzijske lastnosti, sem del kotiranja opravil v podjetju v

programskem paketu AutoCAD 2005 LT.


- 40 -

5 PROGRAMSKI PAKET 3DVIA COMPOSER

Podjetje Dessault Systemes, vodilno podjetje na svetu na področju izdelave 3D programskih

paketov, je oktobra 2007 prevzelo podjetje Seemage (vodilno podjetje za izdelavo 3D

interaktivne dokumentacije) in napovedalo izdajo novega programskega paketa 3DVIA

Composer V6R1. Program so izdali na tržišče v začetku leta 2008.

3DVIA Composer je glavni proizvod iz skupine 3DVIA Composer Solutions. Je

program za izdelavo dokumentacije direktno iz 3D digitalnih podatkov. V skupino 3DVIA

Composer Solutions spadajo še 3DVIA Sync, 3DVIA Safe, 3DVIA Check in 3DVIA Player.

3DVIA Composer je narejen tako, da je primeren za uporabo na vseh namiznih

računalnikih in ga lahko uporabljajo tudi ljudje, ki ne uporabljajo CAD programov in nimajo

znanja o teh programih. V programski paket 3DVIA Composer lahko uvozimo 3D CAD

datoteke iz programov kot so SolidWorks, CATIA, Pro/ENGINEER, kot tudi iz drugih

programov s standardnim CAD formatom, pri čemer se ohranijo vse dimenzije in tako lahko v

programu tudi izdelamo 2D tehnično dokumentacijo, saj program vsebuje solidno orodje za

kotiranje.

Datoteko, kot rezultat dela v 3DVIA Composer-ju lahko shranimo v številnih

standardnih oblikah, kot so Microsoft Office, PDF, HTML, SVG, JPEG in AVI.

Z 3DVIA Composer-jem lahko ustvarimo:

Navodila za sestavo produkta.

Servisna navodila.

Marketinški material.

Navodila za uporabo produkta.

Katalog za svetovni splet.

Glavna prednost programskega paketa 3DVIA Composer je ta, da nam omogoča, da pri

morebitnih spremembah produkta ne rabimo ponovno izdelati oziroma popravljati

dokumentacije, saj nam program omogoča avtomatsko posodobitev oziroma regenerira vse

spremembe, ki smo jih naredili na produktu. Tako lahko pričnemo z izdelavo predstavitvenih

datotek, navodil za sestavo, uporabo in vzdrževanje produkta že v fazi zaključevanja

konstruiranja produkta in s tem prihranimo čas in denar pri izdaji produkta. Z uporabo tega

programskega paketa lahko ustvarimo uporabniku bolj prijazna navodila, marketinški


- 41 -

material, dokumentacijo ali kaj podobnega, saj nam omogoča večjo uporabo slik in slikovnih

navodil z manj teksta, kar nam prihrani denar pri hitrejši izdelavi in tudi pri prevajanju

tekstov.

Slika 5.1: Časovni potek izdelave produkta z in brez uporabe 3DVIA Composer-ja [5].

Pri izdelavi animacije sem uporabljal poskusno (trial) verzijo programa, ki je dosegljiva

na internetu.

5.1 Primer izdelave 3D animacije,

Pri izdelavi animacije uporabljamo naslednje najosnovnejše ukaze:

Rigid Parent Level – fiksna povezava

Link child to parent – povezava »starš – otrok«

Translation mode - translacija

Show pivot on parent axis – prikaz lokalnega koordinatnega sistema

Set pivot on world axis - uskladitev usmerjenosti lokalnega z globalnim

koordinatnim sistemom

Create a view – posnetek pogleda

Interactive IK mode – interaktiven model

Kinematic free draging – prosto prestavljanje


- 42 -

Ko se nahajamo v osnovnem okolju, si najprej nastavimo orodne vrstice. Med najosnovnejše

spadajo orodne vrstice Collaborate in Render – Navigate – Transform.

Slika 5.2: Osnovne orodne vrstice.

Za izdelavo animacije so najpomembnejše orodne vrstice Kinematic in Pivot alignment.

Slika 5.3: Orodni vrstici Kinematic in Pivot alignment.

Po opravljenih osnovnih nastavitvah odpremo produkt, ki je bil ustvarjen v

programskem paketu CATIA. To storimo tako, da izberemo File/Open, izberemo datoteko in

nato še določimo katere podatke želimo, da se ohranijo pri prenosu.

Slika 5.4: Odpiranje nove datoteke.


- 43 -

Slika 5.5: Grafično okno 3DVIA Composer.

V levem delu slike 5.5 se nahaja strukturno drevo (Assembly tree), levo spodaj je

pogovorno okno lastnosti (Properties), kjer lahko nastavimo lastnosti ozadja ter efekte luči. S

tem ko izberemo eden element, pa lahko nastavimo določene lastnosti tega elementa. Na

spodnjem delu slike 5.5 je časovni trak (Timeline) s pomočjo katere bomo izdelali animacijo.

Izdelavo animacije začnemo tako, da določimo medsebojno odvisnost med

posameznimi deli. Pri čemer lahko grupiramo posamezne dele s premaknitvijo v novo grupo v

drevesni strukturi in nato med njimi določimo povezavo Rigid Parent Level. Boljši način je,

da določimo neke vrste starševsko odvisnost. To storimo tako, da z ukazom Link child to

parent povežemo »otroka« s »staršem« in sicer prvo kliknemo na izbran element, ki bo v

povezavi otrok in nato še na del, ki bo v povezavi starš. Paziti moramo na to, da lahko ima en

otrok samo enega starša, en starš, pa lahko ima več otrok. S tem ko smo določili več otrok

staršu, smo te dele naredili odvisne od starša in se bodo v primeru, da se starš giblje v

odvisnosti od svojega starša, gibali z njim.

Ko povežemo vse dele, lahko odvisnosti preverimo v drevesni strukturi kinematike

(Kinematic tree items).


- 44 -

Slika 5.6: Kinematic tree items.

Nadaljujemo z določevanjem prostostnih stopenj (DOF – Degrees of freedom) in s tem

tudi določimo možne smeri gibanja. Pri tem je najpomembnejše, da pazimo, da je lokalni

koordinatni sistem dela, ki se bo gibal, usmerjen enako kot je usmerjen globalni koordinatni

sistem. Da ugotovimo kakšna je usmerjenost prvo izberemo ukaz Translation mode v orodni

vrstici Transform. Nato izberemo še ukaz Show pivot on parent axis mode in kliknemo na

element, katerega usmerjenost želimo preveriti. Pojavi se lokalni koordinatni sistem in če ni

usmerjen isto, kot je usmerjen globalni koordinatni sistem, ga preusmerimo z ukazom Set

pivot on world axis.

Slika 5.7: Usmeritev lokalnega koordinatnega sistema.


- 45 -

Ko smo določili nov koordinatni sistem, v pogovornem oknu Properties določimo tip

kinematične povezave (Kinematic link). Za naš primer izberemo Linear in pravilno določimo

smer prostostne stopnje. Na sliki 5.8 je prikazana pravilna usmeritev. Z črtkano puščico je

prikazana smer gibanja, ki je v skladu z koordinatnim sistemom, kar se nazorno vidi že po

barvi puščic.

Slika 5.8: Pravilna usmerjenost lokalnega koordinatnega sistema/prostostna stopnja.

V pogovornem oknu Properties, pa lahko določimo tudi limite gibanja. To storimo

tako, da pri Limited joints izberemo Enable in določimo meje.

Slika 5.9: Določitev mej gibanja.


- 46 -

Animacijo pa lahko posnamemo na dva načina. In sicer s snemanjem korakov, ali s

slikanjem pozicij.

Izdelava animacija s snemanjem korakov:

Ko se nahajamo v okolju, kjer je v zgornjem levem kotu okna slika kamere , smo

v okolju, kjer lahko snemamo prehode iz posameznih položajev. Na časovnem traku

(Timeline) določimo trajanje koraka in nato z miško spremenimo položaj produkta, ga

rotiramo ali kaj podobnega, ali pa z izbiro ukazov Interactive IK mode ter Kinematic free

draging premaknemo element, katerega premik želimo posneti in ima določeno možnost

gibanja. Nato še posnamemo vse ostale pomike in tako naredimo animacijo.

Izdelava animacije s slikanjem položajev:

Animacijo lahko izdelamo tudi tako, da posamezne položaje slikamo in naredimo več

različnih pogledov. Položaje lahko slikamo tako, da spremenimo kamero z dvoklikom na

ikono kamere, v fotoaparat in že se nahajamo v okolju za slikanje. Z klikom na ukaz

Create a view naredimo pogled oziroma sliko položaja, ki se shrani v pogovorno okno View.

Slika 5.10: Pogovorno okno View.


- 47 -

Animacija iz slik nastane tako, da slike prenesemo na časovni trak in računalnik prikaže

postopen prehod iz slike v sliko, kot spremembo položaja oziroma, kot zvezno gibanje dela iz

položaja v položaj.

Paziti moramo, da posnamemo začetni in končni položaj na primer pomika konzole. Na

časovnem traku določimo čas med začetno in naslednjo sliko in s tem smo določili hitrost

pomika konzole. Prehod iz enega pogleda v drugega, pa je prikazan kot zvezno gibanje

konzole.

Slika 5.11: Pogovorno okno Timeline.

Animacijo lahko shranimo kot AVI datoteko. Izberemo File/Save AVI as, nato izberemo

ime datoteke in potrdimo. Preden shranimo še moramo določiti program oziroma codec za

komprimiranje video podatkov. Za primernega se je izkazal 3ivx D4 4.5.1 Pro Video Codec,

saj je animacija solidne resolucije in pri dolžini 75 sekund zasede samo 17,2 MB.


- 48 -

6 REZULTATI

Opravljena je bila rekonstrukcija starejšega namenskega stroja v univerzalni stroj za varjenje

PVC profilov oken in vrat. Zaradi podanih zahtev, je bilo mogoče ohraniti le osnovno nosilno

konstrukcijo, ki pa jo je bilo potrebno ojačiti. Pripadajočo elektroniko in pnevmatiko je bilo

potrebno dograditi. Osnovne plošče, konzole za prijemalne plošče, konzole za pomike in

distančnik je bilo potrebno konstruirati na novo.

Pri izdelavi računalniškega modela, simulacije ter analize kinematike je bil uporabljen

programski paket CATIA V5R16. Ker sem v podjetju imel na voljo samo programski paket

AutoCAD LT 2005, sem izkoristil dostop do programa CATIA na fakulteti. Za uporabo

CATIA sem se odločil, ker AutoCAD LT 2005 ne omogoča 3D modeliranja, CATIA pa je

eno najboljših, če ne najboljše orodje.

3D računalniški model je zelo pomemben pri razvoju sklopov, saj s tem dosežemo

kvalitetnejše in natančnejše izdelke v krajšem času. Pri 3D pogledu na izdelek v razvoju

hitreje opazimo možnosti boljših rešitev. Napake se hitreje opazijo in lažje odpravijo, zaradi

možnosti takojšnjih posodobitev sklopov v primeru, da so bile narejene spremembe na sklopu,

bodisi kot odprava napake, ali kot posledica nadgradnje, saj ni potrebno spreminjati vseh

pogledov, kot je to potrebno v primeru 2D risanja, kjer se napake tudi veliko težje opazijo.

V CATIA je bila opravljena simulacija in analiza kinematike, ki je bila v primeru

razvoja tega stroja ključnega pomena, saj bi se morebitne napake hitro pokazale. Možnost

izboljšave in odprave napak v fazi konstruiranja je zelo pomembna, saj s tem močno

zmanjšamo možnosti nastanka napak na prototipu in s tem tudi zmanjšamo število morebitnih

prototipov, ki bi jih drugače izdelali, da bi dosegli želeno kvaliteto.

Sprva sem poskušal narediti simulacijo gibanj z vsemi standardnimi deli, kot so vijaki,

podložke, matice in podobno. Tukaj so se pojavile prve večje težave, saj sem pri sestavi

sklopa uporabil veliko število omejitev (constraints), ki jih je sicer možno spremeniti v

povezovalne ukaze, vendar je le teh bilo preveč. Ker je bil sklop sestavljen del po del, je bilo

potrebno določiti veliko število povezovalnih ukazov Rigid. Pri določevanju drugih

povezovalnih ukazov, pa je hitro prišlo do preveč omejenega sklopa in simulacija ni bila

možna. Zato sem obral drugo pot in ustvaril več podsklopov, ki so sestavljeni iz delov, ki se v

simulaciji gibljejo skupaj in so v drevesni strukturi prikazani kot posamezni produkti. Vijačni

elementi v simulaciji niso bili uporabljeni, saj predstavljajo samo težavo pri izdelavi


- 49 -

simulacije, nimajo pa nobenega vpliva na virtualno gibanje. Celoten sklop sem sestavil z

običajnimi omejitvenimi ukazi, nato pa sem med podsklopi določil povezovalne ukaze.

Zadostovalo je določevanje povezav med podsklopi, saj se deli podsklopa obnašajo kot en

del. Osnovno simulacijo sem izdelal s snemanjem korakov.

Slika 6.1: Računalniški model stroja za varjenje PVC oken in vrat.


- 50 -

Pri analizi kinematike nisem izvajal analize trkov, saj pri simulaciji mora priti do

naslonov posameznih komponent. Iz simulacije gibanja je vidno, da do trkov drugih delov, ki

se ne smejo dotikati oziroma trčiti, ne pride. Izvedel pa sem analizo razdalj. Namreč

pravilnost delovanja lahko ocenimo s spremljanjem in analiziranjem razdalj med

posameznimi komponentami. Analiza je bila izvedena tako, da sem izvedel merjenje razdalj

med posameznimi elementi. Med simulacijo sem lahko spremljal, kako se distance med temi

komponentami spreminjajo in na podlagi dobljenih podatkov ocenil pravilnost delovanja.

Slika 6.2: Spremljanje merjenja distanc med komponentami.

Na podlagi simulacije sem naredil tudi posnetek simulacije in s tem dobil AVI datoteko

delovanja. Na posnetku je sicer možno spremljati rezultate analize distanc, vendar je velikost

datoteke 631 MB veliko za animacijo dolgo 22 sekund. To animacijo sem naredil z ukazom

Video. Z ukazom Compile simulation sem pred tem naredil datoteko enake velikosti, vendar

ni zajela rezultatov analize distanc in bila je slabše ločljivosti. Z ukazom Generate Vide, pa je

nastala datoteka velikosti 1,22 GB. Zaradi velikosti so te datoteke neprimerne za uporabo na

internetu, intranetu in za pošiljanje po elektronski pošti.

Animacijo delovanja sem izdelal tudi v programskem paketu 3DVIA Composer. Ta

programski paket je bil uporabljen, saj omogoča izdelavo komprimiranih AVI datotek, ki jih

lahko predvajamo v večini standardnih predvajalnikov na naših osebnih računalnikih.

3DVIA Composer ohrani 3D lastnosti modelov (geometrijske in podatkovne lastnosti)

iz drugih programov, omogoča kasnejše avtomatske posodobitve v primeru, da so bile

narejene spremembe na izvirnih 3D modelih, kar nam omogoča, da pričnemo z izdelavo

marketinškega material, navodil za uporabo, navodil za sestavo, servisne knjige in podobnega

že v fazi pred zaključkom modeliranja izdelka.


- 51 -

Ko sem model stroja uvozil iz CATIA v 3DVIA Composer, sem najprej moral določiti

povezavo »starš – otrok« (Link child to parent), saj se otrok vedno giblje v odvisnosti od

starša. Zelo pomembno je, da upoštevamo, da lahko ima vsak otrok samo enega starša, vsak

starš pa lahko ima več otrok.

Primer: Zgornja prijemalna plošča se giblje z vodili glede na os cilindra in so vsi deli, ki

se gibljejo kot plošča vezani na os cilindra in je os njihov starš. Ker se pa os cilindra giblje po

cilindru, je cilinder starš osi. Da pa dosežemo, da se cilinder z osjo, ploščo in vodili giblje kot

se giblje konzola, pa cilinder naredimo kot otroka konzole in so posledično vsi prej našteti

deli odvisni od konzole (na sliki 6.2 je starš obarvan rumeno, otroci pa svetlo zeleno)

Slika 6.3: Prikaz povezave »starš – otrok«.

Pri izdelavi animacije so nastale težave zato, ker 3D model ni bil orientiran isto kot

globalni koordinatni sistem. Zeto je bilo potrebno narediti spremembe na izvirnem 3D modelu

in narediti posodobitev. Da je lokalni koordinatni sistem usmerjen isto kot globalni

koordinatni sistem, katerega ni moč spremeniti, je pomembno zato, ker so vse prostostne

stopnje, ki jih določimo, usmerjene glede na globalni koordinatni sistem in simulacija ni

možna, če lokalni koordinatni sistem ni usmerjen isto kot globalni koordinatni sistem. Zato je

potrebno uskladiti usmerjenost lokalnega koordinatnega sistema z usmerjenostjo globalnega

koordinatnega sistema. To je potrebno storiti tako za starša, kot za otroka. Nato je bilo možno

določiti proste smeri gibanja in posneti animacijo.

Ko sem animacijo uredil, sem jo shranil kot AVI datoteko s pomočjo programov za

stiskanje videoposnetkov, ki so vključeni v programski paket. Za komprimiranje sem izbral

program 3vixD4 4.5.1. Pro Video Codec, ki se je izkazal za primernega, saj datoteka

animacije dolžine 75 sekund zasede 17,2 MB, kar je znatno manj od datoteke posnete s


- 52 -

CATIA. Največja prednost tega je, da lahko animacijo kot predstavitveno datoteko izdelka

brez težav pošljemo preko elektronske pošte vsakomur, ki ima osebni računalnik in dostop do

interneta. Za ogled ne potrebuje ne dragih programov, kot tudi ne znanja o teh programih, le

standardni predvajalnik AVI datotek. Prav tako 3DVIA Composer omogoča lažjo izdelavo

zahtevnejših animacij z vrtenjem celotnega sklopa, vstavljanjem in skrivanjem elementov,

rentgenskim in delnim pogledom, tekstovnimi in grafičnimi opozorili, pri tem pa je datoteka

še zmeraj zelo majhna v primerjavi z datoteko, ki je nastala z delom v CATIA, ki tako ali tako

vsebuje manj podatkov.

Pri rekonstrukciji stroja je bilo potrebno upoštevati nekatere pomembne zahteve. Da se

je dosegla možnost univerzalne rabe stroja za varjenje PVC profilov oken in vrat, je bilo

najprej potrebno upoštevati dejstvo, da je na tržišč povpraševanje po različnih oblikah oken,

kot so kvadratna, pravokotna, trikotna, polkrožna in druga. Zato je bila prva stvar, ki jo je bilo

potrebno omogočiti, možnost rotacije prijemalnih konzol. To je bilo doseženo z izdelavo

polkrožnih utorov. Pri tem je zelo pomembno, da je središče rotacije in

REKONSTRUKCIJA IN ANALIZA DELOVANJA STROJA ZA … · Ker sem imel v podjetju na voljo samo...

Documents

Transcript of REKONSTRUKCIJA IN ANALIZA DELOVANJA STROJA ZA … · Ker sem imel v podjetju na voljo samo...