3D značajke modela dijela

Od skice do tijela

3D značajka pretvara skicu ili postojeću geometriju u tijelo ili ga mijenja. Prva značajka dijela, osnovna značajka, stvara početno tijelo: kod ploče klizača PS1-01-004 to je istiskivanje pravokutnika 100 × 80 na debljinu 15. Svaka sljedeća značajka ili dodaje materijal (izdanak, rebro, nastavak) ili ga oduzima (provrt, utor, džep, skošenje). U mnogim sustavima ista naredba postoji u oba oblika, npr. istiskivanje s dodavanjem i istiskivanje s oduzimanjem (izrez).

Uz profil, značajka traži smjer i uvjet završetka. Najčešći uvjeti su:

• na zadanu dubinu — broj, npr. 15 za debljinu ploče;
• simetrično od ravnine skice — pola dubine na svaku stranu, korisno za dijelove simetrične prema osnovnoj ravnini;
• kroz sve — izrez prolazi kroz cijelo tijelo, bez obzira na to kolika je debljina;
• do plohe ili do vrha — značajka završava na odabranom licu, ravnini ili točki.

Uvjet završetka nosi namjeru konstrukcije jednako kao kota u skici. Prolazni provrt u ploči klizača treba zadati kao „kroz sve“, a ne na dubinu 15: ako se debljina ploče poslije promijeni na 20, provrt s dubinom 15 postaje slijepa rupa, a „kroz sve“ ostaje prolazan.

Osnovne značajke oblikovanja

Četiri su osnovna načina kojima se od profila dobiva tijelo (slika 6.6). Svi rade i s dodavanjem i s oduzimanjem materijala.

Istiskivanje (linearno) pomiče zatvoren profil okomito na ravninu skice. Nastaje prizmatično tijelo stalnog presjeka: ploče, nosači, profili. Može se dodati kut nagiba stijenki, što je potrebno kod lijevanih i prešanih dijelova.

Rotacija okreće profil oko osi koja leži u ravnini skice. Profil je polovica uzdužnog presjeka i ne smije prelaziti os. Tako nastaju vratila, rukavci, čahure, prirubnice i sve što se izrađuje tokarenjem. Vodilica PS1-01-005 (Ø12 × 380) i trapezno vreteno PS1-01-006 modeliraju se rotacijom, a skošenja na krajevima i utori mogu biti dio istog profila ili zasebne značajke.

Istiskivanje po putanji vodi profil duž putanje, otvorene ili zatvorene krivulje u drugoj skici. Profil mora biti okomit na putanju na njezinu početku, a polumjer zakrivljenosti putanje mora biti veći od polovice veličine profila, inače se tijelo samo sebe presijeca. Primjeri su savijene cijevi, žice, opruge (s vijčanom putanjom) i kanali.

Spajanje profila (engl. loft) povezuje dva ili više profila u različitim ravninama glatkom plohom. Profili mogu biti različitog oblika, npr. pravokutnik prelazi u kružnicu. Koristi se za prijelaze kanala, lijevke, kućišta i lopatice. Točke profila koje se spajaju treba uskladiti, inače se ploha uvije.

Rupe i navoji

Provrt se može napraviti izrezom kružnice, ali je bolje koristiti značajku rupe (često nazvanu čarobnjak rupa). Ona u jednom koraku zadaje vrstu i normu rupe, a sustav iz ugrađenih tablica određuje promjere, dubine, upuštanja i navoj. Za rupu se zadaje:

• vrsta: prolazna, slijepa, s cilindričnim ili stožastim upuštenjem za glavu vijka, navojna;
• veličina i red: npr. prolazni provrt za vijak M5 u srednjem redu prema ISO 273, Ø5,5;
• dubina ili uvjet završetka, a kod slijepe rupe i vrh svrdla (obično 118°);
• položaj: točka ili skica s točkama na odabranom licu.

Navoji se u modelu u pravilu ne modeliraju zavojnicom. Navojna rupa M5 modelira se provrtom promjera svrdla za navoj (za M5 × 0,8 to je 4,2), a sam navoj dodaje se kao kozmetički navoj: podatak u modelu koji se na crtežu prikazuje pojednostavljeno prema ISO 6410, tankom punom crtom na nazivnom promjeru i s oznakom M5. Tako model ostaje jednostavan, masa je približno točna, a crtež ispravan. Stvarna zavojnica modelira se samo kad je potrebna, npr. za 3D ispis funkcionalnog navoja ili za vizualizaciju.

Trapezno vreteno Tr12 × 3 iz osi PS-1 isto tako se modelira kao valjak Ø12 s kozmetičkim navojem, a matica od bronce kao provrt s unutarnjim kozmetičkim navojem. Na sklopnom crtežu oba se prikazuju pojednostavljeno, a oznaka Tr12 × 3 upisuje se kao i na ručno izrađenom crtežu.

Značajke dorade: skošenja, zaobljenja, ljuska, rebro

Značajke dorade primjenjuju se na postojeće bridove i lica, bez vlastite skice.

Skošenje odrezuje brid pod kutom. Zadaje se udaljenošću i kutom (npr. 1 × 45°) ili dvjema udaljenostima. Na ploči klizača skošenje 1 × 45° na gornjim bridovima uklanja oštre rubove. Na vodilici i vretenu skošenja na krajevima olakšavaju montažu ležajeva i matice.

Zaobljenje zamjenjuje brid lukom zadanog polumjera, stalnog ili promjenljivog. Unutarnja zaobljenja smanjuju koncentraciju naprezanja i odgovaraju polumjeru glodala kojim se džep izrađuje; vanjska uklanjaju oštre rubove. Zaobljenja se dodaju što kasnije u stablu, jer stvaraju mnogo novih ploha na koje se druge značajke ne bi smjele oslanjati.

Ljuska izdubljuje tijelo na zadanu debljinu stijenke, uz odabrana lica koja ostaju otvorena. Tipično se koristi za kućišta, poklopce i posude od lima, lijeva ili plastike. Debljina stijenke mora biti manja od najmanjeg polumjera zaobljenja na vanjskoj strani, inače značajka često ne uspijeva.

Rebro se izrađuje iz otvorene skice, obično jedne crte, koju sustav istiskuje na zadanu debljinu do okolnih lica. Rebrima se ukrućuju nosači, na primjer nosač motora PS1-01-007 ako je izveden kao kutnik, između ploče za prirubnicu motora i ploče kojom se pričvršćuje na postolje.

Za dijelove koji se lijevaju ili prešaju dodaje se i nagib stijenki (kut vađenja iz kalupa). Tehnologija izrade, a ne izgled, određuje koje su značajke dorade potrebne i kolike moraju biti.

Uzorci, zrcaljenje i pomoćna geometrija

Kad se ista značajka ponavlja, crta se jednom, a zatim umnaža (slika 6.7).

• Linearni uzorak ponavlja značajku u jednom ili dva smjera, sa zadanim korakom i brojem primjeraka. Pojedini primjerci mogu se izostaviti.
• Kružni uzorak raspoređuje značajku oko osi: broj primjeraka i ukupni kut ili kutni korak. Tipično za provrte na prirubnicama i diskovima.
• Zrcaljenje preslikava značajke ili cijelo tijelo preko ravnine. Za simetrične dijelove dovoljno je modelirati polovicu.

Uzorak nije samo ušteda vremena. Svi primjerci ovise o izvornoj značajci, pa izmjena promjera jednog provrta mijenja sve, a crtež ih prepoznaje kao skupinu i kotira oznakom poput 4 × Ø5,5.

Pomoćna geometrija služi kao oslonac skicama i značajkama kad nema odgovarajućeg lica. Pomoćne ravnine zadaju se odmakom od postojeće ravnine, pod kutom kroz os, kroz tri točke ili tangentno na valjak. Pomoćne osi prolaze kroz dvije točke, sjecištem dviju ravnina ili osi valjka. Pomoćni koordinatni sustav koristi se za izvoz, mjerenje i postavljanje nultočke obradka za CAM. Pomoćni elementi ne pripadaju tijelu i ne prikazuju se na crtežu, osim ako se to izričito zatraži.

Stablo značajki i model klizača PS-1

Stablo značajki bilježi redoslijed kojim je dio nastao. Svaka značajka ovisi o onima iz kojih je izvedena: skica o ravnini ili licu na kojem leži, rupa o licu i o kotama od bridova. Ta se veza zove roditelj–dijete. Brisanje ili bitna izmjena roditelja ruši djecu, a sustav ih označava pogreškom.

Slika 6.8 prikazuje model ploče klizača PS1-01-004 i njezino stablo. Redoslijed je namjerno ovakav:

1. Skica1 na vodoravnoj osnovnoj ravnini: pravokutnik 100 × 80, kut u ishodištu, potpuno definiran (jedinica 6.2).
2. Istiskivanje1: debljina 15. Nastaje osnovno tijelo.
3. Rupa1: prolazna rupa za vijak M5, Ø5,5, kroz sve, na gornjem licu, središte kotirano 20 i 10 od bridova.
4. Uzorak1: linearni uzorak Rupe1, 2 × 2, korak 60 u oba smjera. Nastaju četiri provrta s razmakom 60 × 60.
5. Skošenje1: 1 × 45° na gornjim bridovima, kao posljednja značajka, da ne bude roditelj ničemu.
6. Svojstva: materijal EN AW-6082 T6, oznaka i naziv dijela, iz kojih se računa masa i puni zaglavlje.

U ovom pojednostavnjenom modelu nisu prikazani sjedišta linearnih ležajeva ni prihvat matice vretena. Oni se dodaju kao daljnje značajke nakon osnovnog tijela, s istim načelom: svaka se veže uz funkcijske plohe i osi, a ne uz slučajne bridove.

Stablo se može vratiti unatrag (prikazuje se model u stanju prije neke značajke), značajka se može privremeno potisnuti ili premjestiti ako to ovisnosti dopuštaju. Značajke treba nazivati smisleno (npr. Provrti_M5 umjesto Izrez7), a pogreške ispravljati odmah, odozgo prema dolje, jer jedna pogreška roditelja često prikaže desetak pogrešaka djece.

Volumen i masa iz značajki

Volumenski model zna svoj volumen, a uz zadan materijal i masu. Za jednostavan dio račun se može provjeriti i ručno, kao kontrola modela. Ploča s n prolaznih provrta promjera d:

V = a · b · h − n · (π · d² / 4) · h     m = ρ · V

Za ploču klizača 100 × 80 × 15 s četiri provrta Ø5,5 volumen ploče bez provrta je 120 000 mm³, a provrti uklanjaju 4 · 23,76 · 15 ≈ 1 425 mm³ (oko 1,2 %). Ostaje V ≈ 118 575 mm³ = 118,6 cm³. Uz gustoću aluminijske legure EN AW-6082 od približno 2,70 g/cm³ masa je oko 320 g. Kad bi ista ploča bila od čelika (približno 7,85 g/cm³), imala bi oko 931 g. Skošenje 1 × 45° na gornjim bridovima uklanja još oko 0,18 cm³, pa mijenja masu za manje od 0,5 g, što je za ovu kontrolu zanemarivo. Ako se umjesto prolaznih provrta modeliraju navojne rupe M5, uklanja se provrt Ø4,2 i volumen je nešto veći. Ako se masa iz CAD sustava bitno razlikuje od ručnog računa, najčešći su uzroci pogrešno zadan materijal, jedinice (npr. model u inčima) ili dio koji nije tijelo nego skup ploha.

Ključni pojmovi

Provjeri se

Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.

Vježbe uz jedinicu

Gradivo ove jedinice priprema za sljedeće vježbe:

• V12 CAD: 3D model dijela i radionički crtež · 2 sata