Preskoči na sadržaj
FORTRONIQ
IzbornikDigitalni sadržajiVirtualno oblikovanje mehatroničkih sustavaVježbeV13 Modeliranje površinama

VJEŽBA V13 · MODUL 3 · DOKUMENTACIJA, VIZUALIZACIJA I PRIPREMA ZA PROIZVODNJU

Vježba V13 · 2 sata

Modeliranje površinama

Modeliranje ergonomskog poklopca tijela hvatača MPH-1 pomoću površina i spajanje s postojećim solid modelom.

Moći ću:
  • izraditi mrežu površina po zadanim presjecima
  • zašiti površine u zatvoreno tijelo
  • spojiti površinski oblik sa solid modelom tijela
  • zadebljati površinu u stijenku zadane debljine

O vježbi

Vježba V13Trajanje: 2 sataModul 3

Prije vježbe proći gradivo: 3.3 Modeliranje pomoću površina.

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

Izradite ergonomski oblikovan poklopac na gornjoj strani tijela hvatača MPH-1 (tijelo: aluminij, 80 × 60 × 40 mm), koji prati zaobljeni, neparametarski oblik pogodan za rukovanje i vizualni identitet uređaja. Oblik se ne može dobiti jednostavnim ekstrudiranjem ili rotiranjem ravne skice, nego zahtijeva modeliranje pomoću površina: definirajte tri poprečna presjeka (skice) duž duljine poklopca (širine približno 60 mm, dužine 80 mm, visine ispupčenja 12 mm u sredini) i povežite ih lofting površinom.

Dobivenu otvorenu površinu zašijte (Knit) u zatvorenu ljusku, zatim je zadebljajte (Thicken) na stijenku debljine 2 mm te je spojite (Boolean/Combine) s postojećim solid modelom tijela hvatača kao dodatak, ne kao zamjenu geometrije. Provjerite da spoj ne ostavlja proreze ili preklapanja na granici između površinskog i solid dijela modela.

Oprema i pribor

  • Računalo s parametarskim CAD sustavom s modulom za modeliranje površinama (Surfacing)
  • Gotov part-dokument tijela hvatača iz prethodnih vježbi
  • Skica ili nacrt s tri poprečna presjeka poklopca (pripremljena unaprijed ili izrađena tijekom vježbe)

Pravila koja se primjenjuju

Modeliranje površinama koristi se kad oblik nije moguće opisati jednostavnim parametarskim značajkama (ekstrudiranje, rotiranje, zaobljenje), nego zahtijeva slobodniji, ali još uvijek kontrolirani prijelaz između više presjeka ili rubova — tipično za ergonomske, aerodinamične ili estetske oblike. Površina je geometrijski entitet bez debljine (nulte debljine stijenke), pa se za konačni, proizvodivi dio mora ili zašiti u zatvoreno tijelo i zadebljati na stvarnu stijenku, ili spojiti s postojećim solid modelom kao granica koja mu mijenja oblik (npr. rezanje solid tijela površinom).

Redoslijed rada je uvijek: prvo se pripreme profili presjeka (skice), zatim se površina generira odgovarajućom naredbom (loft, sweep, boundary ili odgovarajuća naredba za površine), pa se provjerava kvaliteta prijelaza (bez oštrih lomova, bez samopresijecanja), i tek na kraju se površina pretvara u proizvodiv oblik (zašivanje, zadebljanje, spajanje sa solid modelom). Rad s površinama zahtijeva više provjera kontinuiteta nego rad sa solid značajkama, jer greška u jednom presjeku može uzrokovati uvijenu ili samopresijecajuću površinu koja se ne može zašiti.

Pažnja

Najčešća pogreška je zaboravljeno zašivanje površine prije zadebljanja (naredba za zadebljanje ne radi na otvorenoj površini s prorezima) i spajanje površinskog dodatka sa solid tijelom bez provjere preklapanja, čime nastaje geometrija s dvostrukim stijenkama na mjestu spoja.

Crtež

presjek 1 presjek 2 (sredina) presjek 3 12 mm Lofting površina kroz tri presjeka stijenka 2 mm
Slika V13.1 — tri poprečna presjeka povezana lofting površinom (tirkizna crta) i detalj presjeka gotovog poklopca nakon zadebljanja na stijenku 2 mm.

Postupak

  1. Otvorite part-dokument tijela hvatača i na gornjoj plohi definirajte referentnu ravninu za prvi poprečni presjek poklopca.
  2. Skicirajte tri poprečna presjeka duž duljine poklopca (na počeku, sredini i kraju), s najvećim ispupčenjem 12 mm na srednjem presjeku.
  3. Pokrenite naredbu za lofting površinu (Lofted Surface ili odgovarajuća naredba) i redom odaberite sva tri presjeka kao profile prijelaza.
  4. Provjerite prikaz površine (zakrivljenost, kontinuitet) i po potrebi prilagodite položaj presjeka ako se pojavi neželjeni lom ili uvijanje.
  5. Zatvorite krajeve površine dodatnim rubnim površinama (Boundary/Planar Surface) tako da tijelo bude potpuno zatvoreno prije zašivanja.
  6. Zašijte sve površine u jedno zatvoreno tijelo naredbom Knit (ili odgovarajuća naredba) i provjerite poruku o uspješnom zatvaranju.
  7. Zadebljajte zašiveno tijelo na stijenku debljine 2 mm naredbom Thicken (ili odgovarajuća naredba), birajući smjer zadebljanja prema unutra.
  8. Spojite dobiveni zadebljani oblik sa solid modelom tijela hvatača naredbom za spajanje tijela (Combine/Boolean Add ili odgovarajuća naredba).
  9. Pregledajte granicu spoja presjekom kroz model i provjerite da nema proreza, preklapanja ili dvostrukih stijenki.
  10. Provjerite masena svojstva izmijenjenog tijela i usporedite povećanje mase s očekivanim dodatkom materijala poklopca.

Pitanja i zadaci

1. Zašto se ergonomski poklopac ne može izraditi jednostavnim ekstrudiranjem jedne skice, nego zahtijeva modeliranje površinama?

Prikaži rješenje

Ekstrudiranje zadržava isti presjek po cijeloj dužini značajke, dok poklopac ima različit, promjenjiv poprečni presjek duž svoje dužine (od ravnog ruba do najvećeg ispupčenja od 12 mm u sredini); takav prijelaz između različitih profila moguće je opisati samo površinom generiranom kroz više presjeka (loft).

2. Što znači da površina ima "nultu debljinu stijenke" i zašto je to problem za proizvodnju gotovog dijela?

Prikaži rješenje

Površina je matematički opisana kao dvodimenzionalna geometrijska granica bez debljine materijala u trećoj dimenziji; takav oblik nije moguće izraditi u stvarnom materijalu, pa se prije proizvodnje mora zadebljati (Thicken) na stvarnu, mjerljivu debljinu stijenke ili spojiti s postojećim solid modelom kao granica koja mu oblikuje geometriju.

3. Zadebljanje poklopca je 2 mm, a površina poklopca procijenjena na 4800 mm². Uz gustoću aluminija 2700 kg/m³, izračunajte približnu masu dodanog materijala.

Prikaži rješenje

Volumen ≈ A · t = 4800 mm² · 2 mm = 9600 mm³ = 9,6 × 10⁻⁶ m³. Masa m = ρ·V = 2700 · 9,6 × 10⁻⁶ ≈ 0,0259 kg, dakle dodatak od približno 26 grama na masu tijela hvatača.

4. Zašto naredba za zadebljanje (Thicken) ne uspijeva na otvorenoj površini s prorezima, i koji je korak potrebno provesti prije nje?

Prikaži rješenje

Naredba za zadebljanje zahtijeva jasno definiranu, zatvorenu ljusku (ili barem jednoznačno definiran smjer zadebljanja na jednostrukoj plohi); ako površina ima proreze ili nepovezane rubove, sustav ne može jednoznačno odrediti geometriju, pa je potrebno prethodno zašiti (Knit) sve dijelove površine u jednu cjelinu i, ako se izrađuje zatvoreno tijelo, zatvoriti sve otvorene rubove dodatnim rubnim površinama.

5. Objasnite razliku između spajanja površinskog dodatka sa solid tijelom kao dodatka materijala (Add) i korištenja površine za rezanje solid tijela (Trim/Cut with Surface).

Prikaži rješenje

Kod dodavanja (Add) zadebljana površina postaje novi, dodatni volumen materijala spojen s postojećim tijelom, čime se dio povećava; kod rezanja površinom (Trim/Cut with Surface) sama neomeđena površina se koristi kao rezna granica koja oduzima materijal s jedne strane solid tijela, bez potrebe da površina prije toga bude zadebljana.

6. Koji je znak da je lofting površina kroz tri presjeka loše definirana i kakve posljedice to ima na sljedeće korake modeliranja?

Prikaži rješenje

Znak lošeg loftinga je vidljivi lom, uvijanje ili samopresijecanje površine između presjeka, često zbog nepravilnog rasporeda ili orijentacije profila; takva površina obično ne prolazi provjeru zašivanja (Knit) ili proizvodi geometrijski neispravno tijelo, pa je potrebno vratiti se na skice presjeka i ispraviti njihov oblik ili položaj prije nastavka.

Za nastavnika

Otvori upute za nastavnika

Priprema

Pripremiti gotov part-dokument tijela hvatača kao polazište i, po potrebi, skicu s okvirnim dimenzijama tri poprečna presjeka poklopca za polaznike koji tek svladavaju rad s površinama.

Tijek sata

  1. Uvod u pojam površine kao geometrije bez debljine i razliku prema solid modeliranju (10 min).
  2. Zajednička izrada tri poprečna presjeka i loft površine uz projektor (20 min).
  3. Samostalno zatvaranje rubova i zašivanje površine u zatvoreno tijelo (15 min).
  4. Zajednički prikaz zadebljanja i spajanja sa solid modelom (10 min).
  5. Samostalno dovršavanje spoja i provjera presjekom kroz model (20 min).
  6. Provjera masenih svojstava i rasprava o pitanjima iz vježbe (10 min).

Očekivani rezultati

Polaznik predaje tijelo hvatača s dodanim ergonomskim poklopcem, izrađenim kao zašivena, zadebljana površina spojena sa solid modelom bez proreza ili preklapanja na granici spoja, s uvećanjem mase u skladu s proračunatom vrijednosti.

Česte pogreške

  • Zaboravljeno zašivanje površine prije zadebljanja
  • Neispravno zatvoreni rubovi na krajevima poklopca
  • Pogrešan smjer zadebljanja (prema van umjesto prema unutra, sudar s postojećom geometrijom)
  • Preklapanje ili dvostruka stijenka na granici spoja sa solid tijelom

Vrednovanje

KriterijBodovi
Tri presjeka i kvaliteta lofting površine25
Zatvaranje rubova i uspješno zašivanje20
Ispravno zadebljanje na 2 mm15
Čist spoj sa solid tijelom, bez preklapanja25
Točan izračun dodane mase i obrazloženje15