VJEŽBA V11 · MODUL 6 · TEHNIČKA DOKUMENTACIJA POMOĆU RAČUNALA
Vježba V11 · 2 sata
CAD: skica i ograničenja
U parametarskom CAD sustavu crta se skica profila nosača vretena PS1-01-002 i dovodi u potpuno određeno stanje: najprije geometrijska ograničenja, zatim pogonske kote od istih baza kao na crtežu. Dobro određena skica mijenja se promjenom jednog broja, a da se oblik ne raspadne.
- postaviti skicu na pravu ravninu s ishodištem u funkcijskoj bazi dijela
- primijeniti geometrijska ograničenja (vodoravno, okomito, tangenta, jednakost, simetrija, podudarnost)
- kotirati skicu pogonskim kotama tako da izražava namjeru konstruktora
- prepoznati podređenu i preodređenu skicu i ispraviti je
- izračunati broj stupnjeva slobode skice i površinu profila
O vježbi
Prije vježbe proći gradivo: 6.2 Računalne skice i ograničenja.
Pitanja i zadaci na ovoj stranici su bez odgovora. Rješenje s postupkom otvara se gumbom Prikaži rješenje ispod svakog pitanja, a upute za nastavnika nalaze se na dnu stranice.
Zadatak
Nosač vretena PS1-01-002 modelirat će se izvlačenjem profila debljine 20 mm (vježba V12). Profil je prednja ploha nosača: pravokutnik 100 × 50 s gornjim bridovima zaobljenim R5, provrt Ø22 u osi vretena na visini 25 od donje plohe i dva provrta Ø12 za vodilice na razmaku 64, u istoj visini.
U CAD sustavu izradite potpuno određenu skicu profila prema ovim zahtjevima:
- ishodište skice u polovištu donjeg brida (donja ploha nosača leži na postolju, a simetrala je baza za razmak vodilica);
- simetrija se izvodi ograničenjima, a ne kotama od ruba;
- provrti vodilica su jednaki (jednakost), pa se promjer mijenja na jednom mjestu;
- zaobljenja su tangentna na bridove i jednaka;
- skica ne smije imati nijednu suvišnu kotu ni ograničenje.
Nakon toga promijenite širinu na 110 mm i visinu osi na 28 mm i provjerite da se oblik mijenja kako ste namjeravali: provrti ostaju simetrični, razmak 64 ostaje isti, a zaobljenja ostaju R5.
Oprema i pribor
- računalo s parametarskim CAD sustavom za 3D modeliranje i izradu crteža;
- predložak dijela s postavljenim jedinicama (mm) i materijalom, ako ga imate;
- skica ili radionički crtež nosača PS1-01-002;
- list za bilježenje broja stupnjeva slobode i odabranih ograničenja;
- mjesto na mrežnom disku ili u sustavu za upravljanje dokumentacijom za pohranu datoteke.
Pravila koja se primjenjuju
Stupnjevi slobode. Svaki element skice ima stupnjeve slobode: točka 2, dužina 4, kružnica 3 (središte i polumjer), luk 5. Svako ograničenje ili kota oduzima jedan ili više njih: podudarnost dviju točaka 2, vodoravnost 1, tangenta 1, jednakost 1, simetrija dviju točaka 2, svaka kota 1. Skica je potpuno određena kad je zbroj stupnjeva slobode nula.
Namjera konstruktora. Kote u skici su pogonske: njihovom se promjenom mijenja model. Zato ih postavljamo od istih funkcijskih baza koje vrijede na crtežu (ISO 129-1 i ISO 5459): donja ploha, simetrala, osi provrta. Kota koja bi samo ponovila postojeći podatak upisuje se kao pomoćna (referentna) i ne pogoni ništa.
Dobra praksa (preporuka, ne norma): prvo skicirati približan oblik, zatim geometrijska ograničenja, pa kote od najveće prema najmanjoj; svaka skica ima jedan zatvoreni obris bez preklapanja; imenovati skice i značajke smisleno („Profil nosača").
Pažnja
Ne ostavljajte skicu podređenu. Neodređena skica izgleda ispravno, ali se pri prvoj promjeni kote ili pri obnovi modela može pomaknuti ili izobličiti, a s njom i sve značajke i crteži koji na nju upućuju. Ako sustav javi preodređenost, ne brišite nasumice: nađite koje dvije stavke govore isto.
Crtež
Slika prikazuje očekivani izgled skice. Oznake ograničenja su pojednostavljene; svaki CAD sustav ima vlastite sličice, ali značenje je isto.
Postupak
- Otvorite novi dio iz predloška, provjerite jedinice (mm) i upišite naziv i broj dijela PS1-01-002 u svojstva datoteke.
- Odaberite prednju ravninu koordinatnog sustava i započnite skicu. Ishodište skice je ishodište dijela.
- Nacrtajte približni pravokutnik tako da donji brid prolazi kroz ishodište. Pazite da sustav ne doda sam neželjena ograničenja (npr. jednakost stranica).
- Dodajte ograničenja obrisa: vodoravnost gornjeg i donjeg brida, okomitost bočnih, polovište donjeg brida u ishodištu.
- Dodajte zaobljenja R5 na gornje kutove kao elemente skice; provjerite tangentnost i postavite jednakost polumjera.
- Nacrtajte tri kružnice. Središte Ø22 stavite na vertikalnu os skice; manje kružnice povežite jednakošću i simetrijom oko te osi, a njihova središta vodoravno sa središtem Ø22.
- Kotirajte redom: 100, 50, 25, Ø22, 64, Ø12, R5. Nakon svake kote pogledajte broj preostalih stupnjeva slobode.
- Kad sustav prikaže da je skica potpuno određena, izađite iz skice, preimenujte je i spremite datoteku.
- Promijenite 100 → 110 i 25 → 28, obnovite skicu i provjerite ponašanje. Vratite izvorne vrijednosti.
Pitanja i zadaci
1. Koliko stupnjeva slobode ima pravokutnik nacrtan kao četiri odvojene dužine? Koliko ih ostaje nakon spajanja kutova i postavljanja vodoravnosti i okomitosti, i što je još potrebno za potpunu određenost?
Prikaži rješenje
4 dužine · 4 = 16; 4 podudarnosti kutova · 2 = 8 → 8
2 × vodoravno + 2 × okomito = 4 → 4
Preostala 4 stupnja slobode su širina, visina i položaj (dva pomaka). Uklanjaju ih kote 100 i 50 te podudarnost polovišta donjeg brida s ishodištem (2).
2. Provjerite računom da je skica sa Slike V11.1 potpuno određena. Luk ima 5 stupnjeva slobode.
Prikaži rješenje
| Stavka | Stupnjevi slobode |
|---|---|
| 4 dužine + 2 luka + 3 kružnice | 16 + 10 + 9 = 35 |
| 2 donja kuta (podudarnost) | −4 |
| 4 spoja luk–dužina (podudarnost 2 + tangenta 1) | −12 |
| 2 × H, 2 × V | −4 |
| polovište donjeg brida u ishodištu | −2 |
| kote 100 i 50 | −2 |
| R5 + jednakost lukova | −2 |
| Ø22: središte na osi, kota 25, promjer | −3 |
| Ø12: jednakost, simetrija (2), H sa Ø22, kote 64 i Ø12 | −6 |
| Preostalo | 0 |
3. Polaznik je dodao kotu 18 od lijevog ruba do osi lijevog provrta. Što će javiti CAD sustav i kako to ispraviti?
Prikaži rješenje
Skica postaje preodređena: udaljenost ruba od osi već je određena kotama 100 i 64 i simetrijom (50 − 32 = 18). Sustav javlja sukob ili nudi da kota postane pomoćna. Ispravak: kotu obrisati ili je pretvoriti u pomoćnu (referentnu), koja samo prikazuje vrijednost. Ako je 18 funkcijska mjera, onda se briše 64 ili simetrija — ali tada se mijenja namjera konstruktora.
4. Širina se promijeni sa 100 na 110. Što se dogodi s provrtima vodilica ako su (a) kotirani s 64 i simetrijom, (b) kotirani s 18 od svakog ruba?
Prikaži rješenje
(a) Razmak ostaje 64, provrti ostaju na mjestu u odnosu na os, a rub se odmakne 5 mm na svaku stranu. Nosač i dalje odgovara klizaču i vodilicama. (b) Razmak postaje 110 − 2 · 18 = 74 mm. Nosač više ne odgovara klizaču s razmakom 64; pogreška se ne vidi u skici, nego tek u sklopu. Zato kote slijede funkciju, a ne crtaču udobnost.
5. Izračunajte površinu profila i obujam izvlačenja debljine 20 mm. Gubitak površine na zaobljenju polumjera r iznosi r² − πr²/4. Kolika je masa nosača u tom stupnju, uz gustoću 2,70 g/cm³?
Prikaži rješenje
A = 100 · 50 − 2 · (25 − 19,63) − π · 11² − 2 · π · 6²
A = 5000 − 10,73 − 380,13 − 226,19 ≈ 4382,9 mm²
V = 4382,9 · 20 ≈ 87 659 mm³ → m ≈ 87,66 · 2,70 ≈ 237 g
Isti broj treba pokazati svojstva mase u CAD sustavu kad se dodijeli materijal. Razlika upozorava na pogrešnu kotu ili pogrešnu gustoću.
6. Izradite potpuno određenu skicu prednje plohe klizača PS1-01-004 (100 × 80, 2 × Ø21 na razmaku 64 i visini 22, Ø22 u osi, 4 × M4 na Ø34, 4 × M5 u visinama 50 i 70). Navedite ograničenja i kote.
Prikaži rješenje
Ishodište je u polovištu donjeg brida, kao na nosaču, pa se oba dijela u sklopu poravnavaju istim ravninama. Navojni provrti bolje se rade značajkom provrta s oznakom navoja nego kružnicama u skici; u skici su tada samo njihova središta.
7. Koliko je najtanja stijenka između provrta Ø22 i provrta Ø12, a koliko između provrta Ø12 i bočnog brida? Što se dogodi sa stijenkom ako visinu osi povećate na 28 mm?
Prikaži rješenje
Ø22–Ø12: 32 − 6 − 11 = 15 mm; Ø12–bočni brid: 50 − 32 − 6 = 12 mm
Te stijenke ne ovise o visini osi, jer su svi provrti u istoj visini. Povećanjem visine na 28 mm smanjuje se gornja stijenka iznad provrta Ø22: s 50 − 25 − 11 = 14 mm na 50 − 28 − 11 = 11 mm. Kod budućeg provrta Ø28 za ležaj ona bi pala na 50 − 28 − 14 = 8 mm.
8. Po čemu se razlikuju geometrijsko ograničenje i kota? Navedite po dva primjera kad je bolje upotrijebiti ograničenje.
Prikaži rješenje
Ograničenje propisuje odnos bez broja (paralelno, tangentno, jednako, simetrično), a kota propisuje vrijednost. Ograničenje je bolje kad odnos mora vrijediti uvijek, bez obzira na mjere: jednakost dvaju provrta vodilica (jedan promjer za oba) i simetrija oko osi (razmak se mijenja jednako na obje strane). Tangentnost zaobljenja također je odnos, a ne mjera.
Za nastavnika
Otvori upute za nastavnika
Priprema
Provjerite da je CAD sustav pokrenut na svim računalima i da postoji predložak dijela u mm. Pripremite pogrešnu skicu (s kotom 18 i bez simetrije) i pokažite na projektoru kako se ponaša pri promjeni širine — to je najuvjerljiviji argument za namjeru konstruktora. Dogovorite mjesto pohrane i pravilo imenovanja datoteka (npr. PS1-01-002_prezime).
Tijek sata
- Stupnjevi slobode i vrste ograničenja, primjer pravokutnika na ploči (15 min).
- Zajednička izrada skice korak po korak, nastavnik na projektoru (20 min).
- Samostalna izrada skice nosača i provjera promjenom kota (25 min).
- Samostalna izrada skice klizača (pitanje 6), 20 min.
- Pregled datoteka, pitanja 2 i 5 zajednički (10 min).
Očekivani rezultati
Dvije potpuno određene skice (nosač i klizač) s ishodištem u polovištu donjeg brida, bez suvišnih kota, koje se pri promjeni širine i visine ponašaju predvidljivo. Izračunan broj stupnjeva slobode i površina profila 4382,9 mm².
Česte pogreške
- Pravokutnik nacrtan izvan ishodišta i „pričvršćen" dvjema kotama od ishodišta umjesto podudarnosti.
- Kote od ruba umjesto simetrije; skica se pri promjeni širine razmakne.
- Zaobljenja dodana kao značajka 3D modela, ali u skici ostavljena i kao lukovi (dvostruko).
- Automatska ograničenja koja sustav doda bez znanja korisnika (npr. jednakost svih stranica).
- Kote upisane prije ograničenja, pa se oblik izobliči pri svakoj novoj koti.
Vrednovanje
| Kriterij | Bodovi |
|---|---|
| Skica nosača potpuno određena, ishodište na pravom mjestu | 6 |
| Namjera konstruktora: simetrija, jednakost, kote od baza | 5 |
| Ispravno ponašanje pri promjeni kota | 3 |
| Skica klizača | 4 |
| Računski zadaci 2 i 5 | 2 |
| Ukupno | 20 |