CAD - tvorba 3D těles

Základní pojmy

CAD - Computer Aided Design – počítačová podpora konstruování.

CAM - Computer Aided Manufacturing – přímé řízení výroby počítačem.

CAE - Computer Aided Enginineering – počítačová podpora inženýrských prací, která využívá počítače pro výpočty v průběhu návrhu.

PDM - Produkt Data Management – správa dat o produktu.

CAQ - Computer Aided Quality – počítačem podporovaná kontrola kvality.

FEM - Finite Element Method – výpočty založené na metodě konečných prvků.

Pro modelování součástí (kreslení) vyžadujeme:

• aplikační software – Auto Cad, Solid Edge, Catia a jiné,

• grafické systémy – běžné PC s grafickou kartou a vhodnými ovladači,

• výstupní zařízení – monitor, tiskárna, plotr.

Aplikační software:

• 2D kreslení – Auto Cad aj.

• 3D kreslení – Auto Cad, Mechanikal Desktop aj.

• 3D parametrické kreslení (rozměry základních prvků měníme změnou parametrů, např. průměrů, délek a vazeb) – Inventor, Solid Edge, Catia, Pro Ingenier, NX aj.

Práce v CAD programu Solid Edge

Objemová součást (Part)

Modul slouží pro modelování jednotlivých dílů. Přípona souboru je .par.

Výkres (Draft)

Je určen k vytvoření výkresové dokumentace z jednotlivých dílů, sestav nebo rozvinutých tvarů plechových dílů. Přípona je .dft.

Sestava (Assembly)

Slouží pro skládání jednotlivých dílů do sestav a pro následnou práci s nimi. Přípona je .asm.

Plechová součást (Sheetmetal)

Modul je určen pro vytváření dílů ohýbaných z plechu. Přípona je .psm.

Modul pro PDM systém (Insight)

Je určen pro správu dat dokumentů aplikace. V tomto modulu řídíme správu verzí, ukládáme vše na cestu v síti dle nastaveného oprávnění. Tento modul spolupracuje s aplikací Sharepoint firmy Microsoft.

Dalšími moduly jsou svařené sestavy, konstrukce kabeláže a konstrukce potrubí.

Uživatelské prostředí programu Solid Edge

Program je aplikací nad Windows prostředím a důsledně dodržuje polohu známých ikonových tlačítek, panelů a řídícího menu stejně, jak to zavedla ve svých aplikacích firma Microsoft.

Co je Solid Edge?

Se svými špičkovými modelovacími schopnostmi a procesními postupy, jedinečným zaměřením na potřeby specifických průmyslových odvětví a plně integrovaným systémem správy návrhů je software Solid Edge neocenitelnou pomůckou pro bezchybný chod projektů.

Díky synchronní technologii vytváří program Solid Edge nová pravidla 3D modelování kombinací rychlosti a flexibility explicitního modelování s ovládáním a parametrizovaným návrhem systému založeném na historii.

Solid Edge, jako jediný zástupce poslední generace 3D CAD programů, nabízí modul pro zpracování výkresové dokumentace jako samostatné 2D řešení s českou lokalizací. Uživatel zvyklý pracovat ve 2D v Autodesk Auto CAD, BricsCad, InteliCad nebo třeba Cadkey v něm nalezne kompletní sadu nástrojů pro kreslení a manipulaci s entitami, kótování, pozicování a razítky tak, jak to vyžadují strojírenské normy.

Uživatelský komfort zajišťují funkce pro práci s hladinami, bloky, styly čar a šrafování tak, jak to známe například z Autocadu.

Vývoj nového výrobku a tvorba jeho variant

Klasická konstrukce                                                                                                 Aplikace modelů

 

Návrh je pouze 2D                                               Návrh                                        Návrh je proveden

náčrtem nového řešení                                    nebo náčrt                                     v podobě 3D modelů

 

Výkres je grafickým                                                                                                Výkres je generován

podkladem výroby bez                                        Výkres                                        z modelu a je zdrojem

dalšího využití                                                                                                        geometrických dat

 

Výpočty se provádí                                           Výpočty                                       3D data lze využít

ručně podle výkresu                                                                                             přímo pro výpočty

 

Ověření návrhu výroby                                   Technologie                                  Postup výroby lze

je velmi problematické                                      výroby                                         simulovat na modelu

 

Geometrie výrobku                                                                                              Geometrická data

musí být pro řízení stroje                                 Výroba                                         lze využít pro návrh

kompletně definována                                                                                          řídících programů

 

Ovlivňuje nepřímo výrobu                               Kontrola                                       Ovlivňuje přímo výrobu

 

Reakce na požadavky                                                                                        Umožňuje prakticky

zákazníka je málo                                       Tvorba nových                                okamžitou reakci na

efektivní a zdlouhavá                                       variant                                        požadavky zákazníka

 

Parametrický model je podkladem pro další zpracování v sestavách: Tvorba a správa sestav (Assembly modeling), nebo může být převeden do pohledů a řezů na výkresové dokumentaci modulem -Tvorba výkresů (Drafting), nebo zkontrolován pomocí Metody konečných prvků.

Definice 2D a 3D souřadných systémů slovy

Souřadné systémy slouží pro přesnou orientaci a definici souřadnic koncových bodů vektorových objektů. Přes možnosti definovat polohu objektu ve všech třech osách současně se daleko častěji používá při prostorovém modelování definice bodů v rovině (dvou osách). Rozměry objektů jsou v prostoru zkresleny a není je snadné přesně definovat bez dobré prostorové představivosti.

Typy souřadnic 2D

• Kartézský souřadný systém

• Polární souřadný systém

Typy souřadnic 3D

• Cylindrický souřadný systém

• Kartézský souřadný systém

• Sférický souřadný systém

Znalost souřadných systémů je základem úspěchu při modelování součástí.

Obr. 1: Robot  nakreslený v CAD programu

Základní prvky řízené profilem

Objemové modely v Solid Edge modelujeme pomocí 2D řezů, kterým říkáme profily. Z profilu těleso vytvoříme pomocí základních prvků. Každý z těchto prvků vyžaduje nakreslení 2D profilu, který je následně vytažen nebo rotován. Rozhodujeme se vždy tak, že součásti pro soustružení vytváříme pomocí rotace a ploché a skříňové vytažením profilu. V momentě,- kdy budeme soustružit součást v CAM, je třeba, aby měla osu rotace. Jinak může být obrobení komplikováno.

Postup při modelování prvků:

• výběr příkazu,

• výběr roviny, na kterou budeme kreslit 2D profil,

• nakreslení 2D profilu, definujícího tvar prvku,

• definujeme směr pro odebrání nebo přidání materiálu,

• definujeme hloubku vytažení (přes vše, od/do nebo hodnotu),

• ukončení – vytažené stěny mají konečný tvar.

Příkaz Vysunutí (Protrusion) – model vzniká vytažením nebo promítnutím

profilu po přímce.

Obr. 1. Příkaz vysunutí

Příkaz Vyříznutí (Coutout) – slouží k odebrání materiálu po přímce a je podobný příkazu vysunutí.

Obr. 2. Příkaz vyříznutí

Příkaz Vysunutí rotací (Revolved Protrusion) – model vzniká rotací profilu okolo osy.

Obr. 3. Příkaz vysunutí rotací

Příkaz vyříznutí rotací (Revolved Cutout) – slouží pro úběr materiálu kolem definované osy rotace.

Obr. 4. Příkaz vyříznutí rotací

Prvky pro úpravu geometrie

• Příkazy v této části lze nazvat jako prvky pro úpravu vzhledu tělesa.

• Aby se prvek vytvořil, není u těchto prvků nutno kreslit profil.

• Prvky jsou vytvářeny pomocí stěn a hran těles, takže není nutný výběr referenční roviny v pracovním panelu.

• Podobně jako u prvků založených na profilu i tyto doplňkové prvky vyvolávají pracovní panel, který nás provádí jednotlivými kroky při vytvoření zvoleného prvku. Počet kroků v pracovním panelu je u těchto prvků výrazně menší.

Zaoblení a sražení rohu

Obr. 5. Zaoblení a sražení hrany

Tvorba otvorů, zahloubení a závitů

Tvar a rozměry otvorů a závitů vyplníme pomocí nabídkového okna.

Obr. 6. Tvorba otvorů

Zrcadlení prvku

Pomocí tohoto příkazu zrcadlíme existující prvek nebo prvky.

Zadávání příkazu má následující postup:

• vybrat prvek

• vybrat rovinu

• náhled

• dokončit.

Obr. 7. Zrcadlení prvku

Posunutí roviny

Používáme například při vytvoření drážky. Rovnoběžnou rovinu posuneme tečně k hřídeli tam, kde chceme vytvořit drážku.

Obr. 8. Posunutí roviny

Tvorba drážky

Ikona odebrat tažením, následuje posunutí roviny a možnost symetrického osazení. Doplníme nabídkové okno a ukončíme operaci.

Obr. 9. Tvorba drážky

Kruhové pole z vybraných objektů

Jedná se v podstatě o násobení prvků na roztečné kružnici nebo v obdélníkovém poli.

Obr. 10. Kruhové pole

Dokončení násobení prvků

Obr. 11. Dokončení násobení prvků

Úprava geometrie

Je možné zpětně upravit definici, profil, nebo provést dynamickou úpravu.

Obr. 12. Úprava geometrie

Geometrické vazby

Tyto nástroje jsou nezbytné při samotném vytváření tvaru součásti.

Obr. 13. Geometrické vazby

Důležité!

Čtěte nabídkové bubliny a dodržujte zobrazená hlášení.

Při úpravě geometrie se orientujeme pomocí české nápovědy.

 

Zdroje

• PATHTRACE, Nexnet: První kroky s EdgeCAM.
• RUSIŇÁK, Miroslav. Solid Edge - verze 18: učebnice. 1. vyd. Praha: Ing. Miroslav Rusiňák, 2006, 588 s. ISBN 80-239-7142-5.

Prezentace:

• Vývoj nového výrobku - Projekt: EU - peníze středním školám pro Olomoucký kraj, registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/34.0064.
• Základní prvky řízené profilem - Projekt: EU - peníze středním školám pro Olomoucký kraj, registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/34.0064.
• Prvky pro úpravu geometrie - Projekt: EU - peníze středním školám pro Olomoucký kraj, registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/34.0064.
• Pokud není uvedeno jinak, autorem obrázků je Jaroslav Valenta. Obrázky mohou být také součástí citovaných digitálních materiálů.