VJEŽBA V13 · MODUL 6 · TEHNIČKA DOKUMENTACIJA POMOĆU RAČUNALA
Vježba V13 · 2 sata
CAD: sklop, provjera gibanja i sklopni crtež
Modeli dijelova PS-1 slažu se u sklop odnosima koji ostavljaju samo jedan stupanj slobode: okretanje vretena koje pomiče klizač 3 mm po okretaju. Gibanjem kroz cijeli hod od 300 mm provjeravaju se sudari i zalihe, a iz sklopa se izvodi sklopni crtež sa sastavnicom.
- složiti sklop od postolja prema pokretnim dijelovima i postaviti odnose koaksijalnosti, dodira i udaljenosti
- ograničiti sklop na jedan stupanj slobode i povezati vrtnju vretena s pomakom klizača vijčanim odnosom
- provjeriti gibanje kroz cijeli hod, sudare i zalihe u krajnjim položajima
- izvesti sklopni crtež s pozicijama i sastavnicom iz modela sklopa
- izračunati broj okretaja, vrijeme, frekvenciju koraka i profil brzine za zadani hod
O vježbi
Prije vježbe proći gradivo: 6.4 Modeli sklopova, 6.6 Provjera simulacijom, pohrana i ispis.
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
Od modela dijelova pozicionirne osi PS-1 složite sklop PS1-00-000 i provjerite gibanje. Klizač se giba po dvjema vodilicama Ø12 h6, a pogoni ga koračni motor preko elastične spojke Ø25 i trapeznog vretena Tr12 × 3 (jednovojno, uspon 3 mm po okretaju).
- postolje 400 × 120 × 10 je nepomični dio sklopa;
- nosači vretena su 20 mm debeli; vodilice duljine 380 mm poravnane su s njihovim vanjskim plohama, pa je svijetli razmak među nosačima 340 mm;
- klizač s linearnim ležajevima i prirubnicom matice u smjeru osi zauzima 26 mm (mjera iz modela, primjer);
- zahtijevani hod je 300 mm, brzina do 50 mm/s, ubrzanje 250 mm/s² (pretpostavka ove vježbe);
- upravljač koračnog motora radi u mikrokoraku 1/8, motor ima 200 koraka po okretaju.
Sklop mora imati točno jedan stupanj slobode. Na kraju izradite sklopni crtež A3 s pozicijama i sastavnicom te zapisnik provjere: krajnji položaji, najmanji razmak do nosača, sudari.
Oprema i pribor
- računalo s parametarskim CAD sustavom koji podržava sklopove, odnose gibanja i otkrivanje sudara;
- modeli dijelova PS1-01-001 do PS1-01-007 i podsklop PS1-10-000 (iz prethodnih vježbi ili pripremljeni);
- pojednostavljeni modeli kupovnih dijelova (motor, spojka, linearni ležajevi) izrađeni prema mjerama iz kataloga proizvođača;
- predložak sklopnog crteža A3 sa sastavnicom povezanom sa svojstvima dijelova;
- obrazac zapisnika provjere gibanja.
Pravila koja se primjenjuju
Gradnja sklopa (dobra praksa): prvi umetnuti dio je nepomičan i leži u ishodištu sklopa (postolje); ostali se dodaju redom montaže i vežu uz plohe i osi koje stvarno nose, a ne uz pomoćne ravnine. Svaki odnos oduzima stupnjeve slobode: koaksijalnost valjka 4 (ostaju pomak i vrtnja oko osi), dodir dviju ravnina 3, udaljenost ili kut 1. Dvostruka koaksijalnost klizača s dvije paralelne vodilice fizički je ispravna, ali matematički preodređena; sustav je prihvaća samo ako su razmaci u modelima točno jednaki.
Odnosi gibanja: vijčani odnos povezuje vrtnju i pomak (3 mm po okretaju), granični odnos udaljenosti ograničava hod na 0–300 mm. Motor se u sklopu predstavlja pogonom vrtnje (npr. 1000 min⁻¹).
Sklopni crtež nastaje iz sklopa: pozicije prema ISO 6433, sastavnica prema ISO 7573 povezana sa svojstvima dijelova, pojednostavljenja prema ISO 128 i ISO 8826-1. Primjenjuje se važeće izdanje norme.
Pažnja
Najčešća pogreška je „učvrstiti" dijelove koji bi se trebali gibati, samo da sustav prestane javljati pogreške. Tako sklop izgleda gotov, a provjera gibanja više nije moguća. Prije gibanja provjerite popis stupnjeva slobode: pomičan smije ostati samo lanac vreteno–klizač.
Crtež
Sklopni crtež u tlocrtu s klizačem u sredini hoda. Iscrtkano su prikazani krajnji položaji klizača s izbočenim linearnim ležajevima. Vijci i ostali normirani spojni elementi nisu prikazani.
| Poz. | Dio | Odnosi u sklopu |
|---|---|---|
| 1 | Postolje PS1-01-001 | nepomično, u ishodištu sklopa |
| 2, 3 | Nosači vretena PS1-01-002, PS1-01-003 | dodir donje plohe s postoljem, koaksijalnost provrta za vijke, vanjske plohe 380 mm razmaka |
| 5 | Vodilice PS1-01-005 (2 kom.) | koaksijalnost s provrtima Ø12 H7, čelo u ravnini s vanjskom plohom nosača |
| 9 | Vreteno PS1-01-006 | koaksijalnost s ležajem 6001, dodir s uskočnikom (aksijalno), vrtnja slobodna |
| 4 | Klizač PS1-01-004 | koaksijalnost s obje vodilice; vijčani odnos s vretenom 3 mm/okr; granični odnos 0–300 mm |
| 6, 7, 8 | Nosač motora, spojka, motor | dodir prirubnice, koaksijalnost vratila motora, spojke i vretena |
Postupak
- Otvorite novi sklop iz predloška. Umetnite postolje tako da se njegovo ishodište poklopi s ishodištem sklopa; ono je nepomično.
- Dodajte oba nosača: dodir s postoljem, koaksijalnost provrta za vijke s provrtima u postolju. Provjerite razmak vanjskih ploha 380 mm.
- Umetnite vodilice i vežite ih koaksijalno s provrtima Ø12 H7 i čelom u ravnini s nosačem. Provjerite da im ne ostaje stupanj slobode.
- Umetnite vreteno (ili podsklop PS1-10-000 kao fleksibilni podsklop) i vežite ga koaksijalno s ležajem i aksijalno uz uskočnik; vrtnja mora ostati slobodna.
- Umetnite klizač: koaksijalnost s jednom vodilicom, zatim s drugom (ako sustav javi preodređenost, drugu zamijenite paralelnošću ili dodirom tangencijalne plohe).
- Dodajte vijčani odnos klizač–vreteno (3 mm/okr) i granični odnos položaja klizača 0–300 mm od prvog krajnjeg položaja.
- Dodajte nosač motora, spojku i motor. Pogledajte popis stupnjeva slobode: mora ostati samo vrtnja vretena.
- Pokrenite gibanje: vrtnja 1000 min⁻¹ ili ručno povlačenje klizača. Uključite otkrivanje sudara i izmjerite najmanji razmak klizača do nosača u oba krajnja položaja. Upišite u zapisnik.
- Izradite sklopni crtež A3: tlocrt i nacrt, pozicije, sastavnica iz svojstava, glavne mjere (400, 380, 340, hod 300). Izvezite u PDF.
Pitanja i zadaci
1. Koliko okretaja vretena je potrebno za hod 300 mm? Kolika je brzina vrtnje motora pri 50 mm/s i koliko traje hod bez ubrzanja?
Prikaži rješenje
nhod = 300 / 3 = 100 okretaja
n = v / P = 50 / 3 ≈ 16,67 okr/s = 1000 min⁻¹
t = 300 / 50 = 6,0 s
2. Kolika je frekvencija impulsa koraka pri 50 mm/s i koliki je najmanji pomak klizača u mikrokoraku 1/8? Koliko impulsa treba za cijeli hod?
Prikaži rješenje
200 · 8 = 1600 mikrokoraka po okretaju; Δs = 3 / 1600 = 0,001875 mm
f = 1600 · 16,67 ≈ 26 667 Hz
N = 300 / 0,001875 = 160 000 impulsa
Razlučivost od oko 2 µm mnogo je finija od ponovljivosti ±0,05 mm: točnost osi ne određuje mikrokorak, nego zazor matice, pogreška uspona vretena i krutost.
3. Izračunajte koliko prostora ostaje između klizača i nosača u krajnjim položajima. Što se dogodi ako se hod produlji na 320 mm?
Prikaži rješenje
Zaliha = 340 − 26 − 300 = 14 mm, tj. 7 mm sa svake strane
Za hod 320 mm ostalo bi 340 − 26 − 320 = −6 mm: klizač bi udario u nosač. Provjera sudara u sklopu to odmah pokazuje. Zaliha od 7 mm služi za zaustavni put nakon što reagira granična sklopka i za točku referentnog položaja.
4. Nacrtajte profil brzine klizača za hod 300 mm uz ubrzanje i usporenje 250 mm/s² i najveću brzinu 50 mm/s. Koliko traje cijeli hod?
Prikaži rješenje
ta = v / a = 50 / 250 = 0,2 s; sa = v² / (2a) = 2500 / 500 = 5 mm
sv = 300 − 2 · 5 = 290 mm; tv = 290 / 50 = 5,8 s; t = 0,2 + 5,8 + 0,2 = 6,2 s
Isti profil može se zadati pogonu u simulaciji gibanja sklopa; tada se u svakom trenutku može očitati položaj klizača i provjeriti sudar.
5. Iz rasporeda u sklopu odredite potrebnu duljinu vretena: vreteno ulazi 10 mm u spojku, prolazi kroz fiksni nosač (20 mm), svijetli razmak (340 mm) i 10 mm u klizni ležaj slobodnog nosača. Usporedite rezultat s duljinom u sastavnici i opišite što treba učiniti ako se razlikuju.
Prikaži rješenje
L = 10 + 20 + 340 + 10 = 380 mm
Ako sastavnica navodi drugu duljinu, sklop je otkrio nesklad između dijelova, a to je upravo svrha provjere u sklopu. Ne ispravlja se samo broj na crtežu: konstruktor otvara zahtjev za izmjenom, odlučuje što se mijenja (vreteno, debljina nosača, duljina vodilica ili hod), mijenja model dijela, a crtež dijela i sastavnica dobivaju novu inačicu. Tek nakon toga ponavlja se provjera gibanja.
6. Zašto dvostruka koaksijalnost klizača s dvije vodilice može izazvati poruku o preodređenosti, iako je u stvarnosti upravo tako izvedeno? Kako se to rješava u modelu?
Prikaži rješenje
Prva koaksijalnost ostavlja klizaču 2 stupnja slobode (pomak i vrtnju oko vodilice). Druga koaksijalnost oduzima 4, a potrebna je samo 1 (vrtnja), pa sustav ima 3 suvišne jednadžbe. Ako su razmaci 64 u oba modela točno jednaki, rješenje postoji i sustav ga prihvaća; ako se razlikuju i za djelić milimetra, javlja pogrešku. U modelu se druga koaksijalnost zamjenjuje odnosom koji oduzima samo vrtnju (npr. paralelnost ravnina ili dodir plohe s vodilicom). U stvarnom sklopu istu ulogu imaju zazori i tolerancije.
7. Nabrojite stupnjeve slobode koji ostaju nakon svakog koraka gradnje za klizač i vreteno i pokažite da na kraju ostaje jedan.
Prikaži rješenje
Vreteno: 6 → koaksijalnost s ležajem (−4) → 2 → aksijalni dodir s uskočnikom (−1) → 1 (vrtnja). Klizač: 6 → koaksijalnost s vodilicom (−4) → 2 → odnos koji sprječava vrtnju (−1) → 1 (pomak). Vijčani odnos povezuje pomak klizača s vrtnjom vretena (−1). Sustav vreteno + klizač ima 1 + 1 − 1 = 1 stupanj slobode: jedan broj (kut vretena ili položaj klizača) određuje sve.
8. Što mora sadržavati zapisnik provjere gibanja da bi bio dokaz u tehničkoj dokumentaciji?
Prikaži rješenje
Oznaku i inačicu sklopa i svih dijelova, datum i ime izvršitelja, postavke gibanja (pogon, brzina, hod), rezultat za svaki krajnji položaj (najmanji razmak, sudar da/ne), popis pronađenih neslaganja i odluku (prihvaćeno ili zahtjev za izmjenom). Bez oznake inačice zapisnik ne vrijedi, jer se ne zna na koji je model mislio.
Za nastavnika
Otvori upute za nastavnika
Priprema
Pripremite mapu sa svim modelima dijelova PS-1 i pojednostavljenim modelima kupovnih dijelova, za one polaznike kojima modeli iz prethodnih vježbi nisu potpuni. Provjerite da CAD sustav na svim računalima ima uključen modul za gibanje i otkrivanje sudara. Pitanje 5 namjerno vodi do usporedbe s podatkom iz sastavnice: razgovor o tome što se radi kad sklop otkrije nesklad veže ovu vježbu uz upravljanje izmjenama iz modula 8.
Tijek sata
- Stupnjevi slobode i vrste odnosa, primjer klizača na ploči (10 min).
- Gradnja sklopa: postolje, nosači, vodilice, vreteno (25 min).
- Klizač, vijčani i granični odnos, motor i spojka (20 min).
- Provjera gibanja, sudari, zapisnik (15 min).
- Sklopni crtež sa sastavnicom i izvoz u PDF (15 min); zajednički pregled pitanja 3 i 5 (5 min).
Očekivani rezultati
Sklop PS1-00-000 s jednim stupnjem slobode, u kojem se klizač giba kroz hod 0–300 mm bez sudara, sa zalihom 7 mm u oba krajnja položaja; zapisnik provjere; sklopni crtež A3 s devet pozicija i sastavnicom; izračunane vrijednosti 100 okretaja, 1000 min⁻¹, 26 667 Hz, 6,2 s.
Česte pogreške
- Prvi umetnuti dio nije nepomičan, pa se cijeli sklop „pomiče" pri povlačenju klizača.
- Dijelovi učvršćeni umjesto vezani odnosima; gibanje nije moguće.
- Vijčani odnos upisan kao 3 mm po radijanu ili u pogrešnom smjeru navoja.
- Granični odnos postavljen od pogrešne plohe, pa hod iznosi 300 mm, ali klizač udari u nosač.
- Sastavnica prepisana ručno umjesto povezana sa svojstvima dijelova.
Vrednovanje
| Kriterij | Bodovi |
|---|---|
| Sklop: redoslijed, odnosi na pravim plohama, jedan stupanj slobode | 6 |
| Odnosi gibanja i provjera sudara, zapisnik | 5 |
| Sklopni crtež: pogledi, pozicije, sastavnica iz svojstava | 5 |
| Računski zadaci 1–4 i zaključak pitanja 5 | 4 |
| Ukupno | 20 |