Wprowadzenie do bryłowego, parametrycznego modelowania elementów i zespołów maszyn w programie Pro/Desktop 2000i 1. Wprowadzenie Opracował: dr inż. Zbigniew Rudnicki Współczesne parametryczne systemy komputerowego wspomagania projektowania (CAD) a wśród nich Pro/Desktop (firmy Parametric Technology Corporation) umożliwiają m.in: 1. Tworzenie na płaszczyznach roboczych (ang.: Workplanes) SZKICÓW (Sketch) czyli profili wykorzystywanych do definiowania brył. Przy szkicowaniu istotne są WIĘZY GEOMETRYCZNE czyli cechy pojedynczych elementów geometrycznych lub zależności między parami elementów geometrycznych, takie jak: równoległość, prostopadłość, styczność, współliniowość, koncentryczność, określony kierunek, jednakowy rozmiar, konkretny wymiar liczbowy. 2. Bryły powstają przez zastosowanie dla bieżącego szkicu jednej z takich operacji jak: wyciąganie (Extrude), obracanie (Revolve), przemieszczanie wzdłuż tworzącej (Sweep), czyli nadawanie CECH (Features) trójwymiarowości (są to operacje z paska narzędzi Features). 3. Pro/Desktop przy wstawianiu linii wymiarowych samoczynnie realizuje PARAMETRYZACJĘ czyli: wprowadza do modelu geometrycznego ZMIENNE matematyczne (zwane też parametrami). Dla każdego wymiaru automatycznie tworzona jest zmienna. Wykaz zmiennych pokazuje okno wywołane z menu Tools-Variables. Parametryzacja umożliwia: tworzenie modelu matematycznego przez wpisywanie równań i nierówności dwustronne powiązanie modelu geometrycznego z matematycznym, to znaczy: a) wymiary geometryczne przechodzą do równań, b) zależności matematyczne powodują zmiany geometrii 4. MODELE BRYŁOWE detali maszyn umożliwiają m.in.: prezentowanie brył w trzech wymiarach zestawianie zespołów z poszczególnych detali generowanie rysunków technicznych detali tworzenie animacji ruchu lub zmian geometrii Po wyeksportowaniu modeli do innych programów możliwe jest też m.in.: prowadzenie analiz wytrzymałościowych (FEM - Finite Element Method = Met. Elem. Skończonych), symulowanie ruchu i pracy (CAE - Computer Aided Engineering, Virtual Prototyping) komputerowo sterowane wytwarzanie (CAM - Comp.Aided Manufacturing, Rapid Prototyping) 2. Ekran Pro/Desktop a. Rys. 1. Oprócz standardowego niezbędne są tylko 4 paski narzędzi
3. Ćwiczenie Uruchom Pro/Desktop'a (z menu Start). Utwórz nowy projekt (New Design). Ustaw paski narzędzi tak aby było widać ich nazwy, lecz także aby nie zasłaniały obszaru rysunku. 3.1 Płaszczyzny robocze (Workplanes) i szkice (Sketches) Wciśnij na chwilę 3-ci przycisk paska Design aby zobaczyć 3 płaszczyzny robocze (Workplanes) jak na rys. 2. Rozwiń [+] na drzewku płaszczyzn z lewej strony. Pokaże się szkic Initial utworzony automatycznie przy starcie. Zapamiętaj: Dla każdej operacji tworzenia bryły konieczny jest oddzielny szkic a dla niektórych nawet więcej niż jeden. Każdy szkic leży na jakiejś płaszczyźnie roboczej. Oprócz trzech podstawowych możesz tworzyć kolejne płaszczyzny, a na każdej może być wiele szkiców. Rys. 2. Płaszczyzny robocze (Workplanes) i szkic Initial 3.2 Rysowanie (tworzenie szkicu) Wciśnij pierwszy przycisk paska Design (Select Lines) Narysuj trzy linie i okrąg jak na rys.3. Następnie wybierz "Delete Line Segment" i obetnij wystające końce linii aby otrzymać trójkąt. Spróbuj rozciągać myszką ten trójkąt na różne strony - ciągnąc za odcinek lub wierzchołek Shift A dopasowuje widok do okna. Rys. 3. 3.3 Nadawanie i usuwanie więzów Rys. 4: Przejdź do widoku z góry (na pasku Views - środkowy przycisk: Plan View) Narzędziem zaznacz wszystkie boki trójkąta (z trzymaniem Shift) i nadaj im - z paska Constraints - więzy równej długości (Equal Length). Wciśnij Select Constraints aby zobaczyć symbole nadanych więzów jak na rys 4. Wybierz i spróbuj rozciągać trójkąt myszką. Jakie wnioski?
Teraz wróć do widoku więzów, wymaż symbole równości boków i znowu pociągnij myszką za wierzchołek. Następnie narzędziem zaznacz dwa boki trójkąta (z trzymaniem Shift) i nadaj im - z paska Constraints - więzy prostopadłości. Sprawdź czy widać symbole więzów (Select Constraints) jak na rys.5 Wstaw linie wymiarowe (po wcisnięciu Rys. 5 pociągnij za wymiarowany bok) 3.4 PARAMETYZACJA - Zmienne i równania Z menu Tools-Variables otwórz okno zmiennych (rys.6.) - gdzie widać zmienne utworzone dla naszych dwu linii wymiarowych. Otwórz też okno równań: Tools -Design Rules Rys. 6 W oknie Design Rule podwójnie kliknij w miejscu gdzie ma się pojawić pierwsze równanie. Następnie utwórz równanie określające, że bok2 (czyli: base\length 2) ma być 2 razy dłuższy niż bok1. UWAGA: zamiast wpisywać nazwy można pobierać je przez ich klikanie w oknie Variables. Zatwierdź równanie (przycisk z "fajką" lub ENTER). Zauważ że zmienna wynikowa zmieniła stan na Output. Zobacz efekt na rysunku. Spróbuj teraz rozciągać trójkąt myszką. 3.5 Zmiana wymiarów i nazw zmiennych. Wymiarowanie okregów i ich położenia Aby zmodyfikować wartości wymiarów i ich nazwy: podwójnie kliknij dany wymiar narzędziem. Zmień nazwę z "length 1" na "a", i wartość a na 20 Zmień nazwę z "length 2" na "b", jak widać wartość b nie da się zmienić bo wynika z równania. Zwymiaruj położenie okręgu, w tym celu trzeba: Rys. 7 - najpierw narzędziem kliknąć bok a potem - ustawić myszkę przy obwodzie okręgu aby pokazał się znacznik środka, i wtedy pociągnąć linię wymiarową. Zmień nazwy tych wymiarów odpowiednio na a1 i b1 Zwymiaruj średnicę: najpierw kliknij okrąg potem pociągnij (musi pojawić się symbol φ). Zmień na 5 mm Aby dopasować widok do okna naciśnij SHIFT A lub użyj rolki w myszce.
3.6 Jeszcze raz równania Dopisz równania jak na rys. 8. Rys. 8 3.7 Tworzenie bryły a) Rys. 9. b) Ostatecznie dla szkicu jak na rys.9a zastosuj (z paska Features) operację Extrude jak na rys.9b Zaokrągl krawędź: wybierz ją narzędziem Select Edges a potem z paska Features uruchom operację Round Edges; wpisz promień 4. Krawędzie otworu sfazuj (2 mm) podobnie: wybierz krawędź i operację Chamfer. Rys.10 Po wybraniu przedostatniego przycisku na pasku Views możesz obracać bryłę myszką (zakończ klawiszem ESC). Zapisz uzyskaną bryłę do pliku (np.: ze swoim imieniem).
3.8 Tworzenie rysunku technicznego na podstawie bryły Wybierz z menu: File-New-Drawing. Zaakceptuj format A4, skalę 2:1 oraz jako Predefined Standards wybierz ISO. Wstawianie rzutów (rys.11): Wstaw widok (rzut) z góry - z menu: Drawing-Add Modeling View, Base (jeśli się nie pojawi to trzeba zmniejszyć rysunek i sprawdzić czy jest poza granicami arkusza a następnie przesunąć go); oraz rzut widok (rzut) z przodu - z menu: Drawing-Add Modeling View, Frontal i ustaw je odpowiednio (zaznacz jeden i prawym klawiszem myszy wybierz: Align Other Views) Wstawianie przekroju (rys.11): Narysuj pionową linię przekroju (Line Straight) z trzymaniem Shift a z jej końca poziomą linię i tą ostatnią przekształć na konstrukcyjną klawiszami CTRL G. Wybierz rzut (Select View) i wstaw przekrój - z menu Drawing Add Section View Wymiarowanie (rys.11): Wymiary liniowe (Dimension Linear) wstawiamy klikając pierwszy punkt (lub linię) a potem ciągnąc za drugi punkt (lub np. okrąg). Wymiary średnic (Dimension Diametric) i promieni (Dimension Radial) wstawiamy ciągnąc za okrąg lub łuk. Rys.11 3.9 Montowanie zespołu Spróbujemy teraz połączyć dwie bryły takie jak opracowana przed chwilą. Utwórz New-Design. Wstaw dwukrotnie opracowany detal Assembly Add Component Narzędziem Select Faces wybierz wnętrze otworu w jednym detalu i z trzymaniem Shift także w drugim (rys.12) a następnie wycentruj osie obu otworów Assembly Center Axes. Teraz narzędziem Select Parts można wybrać jeden detal i myszką obracać wokół osi otworu.
Rys.12 Teraz wybierz (z Shift) dolne ścianki w obu detalach jak na rys.13a i wykonaj operację umieszczenia ich na jednej płaszczyźnie: Assembly Mate aby otrzymać efekt jak na rys.13b a) b) Rys. 13