🧊 CAD modelování

Model krok za krokem

O čem to je

Dřív konstruktér kreslil součást tužkou na výkres. Dnes ji nejdřív postaví jako 3D model v počítači. Z modelu pak vznikne výkres, kontrola, jestli díly do sebe pasují, i dráhy nástrojů pro CNC stroj.

Ukážeme si, jak takový model vzniká: od jednoduchého náčrtu po hotovou přírubu s dírami a zaoblením. Postup je skoro stejný v SolidWorksu, Inventoru, Fusionu, Solid Edge i dalších programech.

Nové pojmy

CADComputer Aided Design – konstruování s pomocí počítače. Program, ve kterém se kreslí 2D výkresy a modelují 3D součásti.Autodesk Inventor, SolidWorks, Fusion, Solid Edge, CATIA.
SkicaRovinný (2D) náčrt na zvolené rovině nebo ploše modelu. Je to základ, ze kterého vznikne 3D tvar.Obdélník 80 × 50 mm nakreslený v rovině XY.
Geometrická vazbaPravidlo mezi prvky skici, které určuje jejich vzájemnou polohu – bez čísel.vodorovná, svislá, rovnoběžná, kolmá, tečná, soustředná, shodná, stejná délka
Rozměrová vazba (kóta)Číslo, které určuje velikost nebo vzdálenost ve skice.Délka hrany 80 mm, průměr díry 10 mm.
Plně určená skicaSkica, ve které vazby a kóty jednoznačně určují tvar, velikost i polohu. Žádnou čarou nejde myší pohnout. Programy ji obvykle zobrazí jinou barvou (často černou).Obdélník s rohem v počátku, vodorovnými a svislými hranami a dvěma kótami.
Prvek (feature)Jeden krok tvorby 3D modelu: přidá nebo odebere materiál.vysunutí, rotace, díra, zaoblení, sražení
PolePrvek, který zopakuje jiný prvek vícekrát – v řadě (lineární pole) nebo po kružnici (kruhové pole).Jedna díra a kruhové pole = 6 děr rovnoměrně po kružnici.
Zaoblení a sraženíÚpravy hran: zaoblení hranu zakulatí poloměrem, sražení ji zkosí (např. 1 × 45°).Zaoblení R2 na rohu, sražení 1 × 45° na konci hřídele.

Stavíme přírubu

Vyber rovinu a nakresli skicu: kružnici.
Přidej vazbu: střed kružnice shodný s počátkem souřadnic.
Okótuj průměr 100 mm – skica je plně určená.
Prvkem vysunutí z ní udělej válec tloušťky 15 mm.
Prvkem díra vytvoř jednu díru, prvkem kruhové pole ji rozmnož na 6 děr.
Hrany uprav prvky zaoblení a sražení.
VysunutíPrvek, který skicu „vytáhne“ do prostoru o zadanou délku. Může materiál přidat, nebo odebrat (vysunutý řez).Obdélník vysunutý o 20 mm = kvádr.
RotacePrvek, který skicu otočí kolem osy. Tak vznikají rotační součásti.Poloviční profil hřídele otočený o 360° = hřídel.
Strom prvků (historie)Seznam všech prvků v pořadí, jak vznikly. Kliknutím na prvek ho můžeš upravit a model se přepočítá.Skica1 → Vysunutí1 → Díra1 → Kruhové pole1 → Zaoblení1
Obdélník má roh v počátku a hrany mají vazby vodorovná a svislá. Kolik kót potřebuješ, aby byla skica plně určená?
Poloha je daná rohem v počátku, směr hran vazbami. Chybí jen velikost: 2 kóty – délka a šířka.
Potřebuješ změnit tloušťku příruby z 15 na 20 mm. Co uděláš?
Ve stromu prvků najdeš Vysunutí1 a změníš hodnotu 15 na 20. Díry, pole i zaoblení se přepočítají samy. To je výhoda parametrického modelu.

Vyzkoušej si

✗Skica nemusí být plně určená, stejně z ní model vznikne.
✓Skicu vždy plně urči vazbami a kótami.

Neurčená skica se při úpravě rozměru nebo omylem myší pokřiví a model se změní nečekaně; na nesprávném modelu pak stojí i CAM dráhy.

CAD model vzniká ze skic (2D tvar s geometrickými vazbami a kótami, plně určený) a prvků (vysunutí, rotace, díra, zaoblení, sražení, pole). Strom prvků zaznamenává postup a díky parametrům jde model snadno měnit.

Myšlením konstruktéra

O čem to je

Dva lidé můžou namodelovat stejnou součást – a jeden model jde snadno upravit, druhý se při první změně rozpadne. Rozdíl je v tom, jak přemýšlíš: co je hlavní tvar, co jsou detaily a na čem co závisí.

Nové pojmy

CADPočítačové konstruování: 2D výkresy a 3D modely.SolidWorks, Inventor, Fusion.
Parametrický modelModel, jehož tvar řídí čísla (parametry) a vazby. Změníš číslo a model se přepočítá.Délka hřídele = 120 mm; změníš na 150 a hřídel se prodlouží.
Skica a vazby2D náčrt s geometrickými vazbami (rovnoběžnost, kolmost, tečnost, soustřednost…) a rozměrovými vazbami (kótami).Dvě kružnice soustředné, kóty Ø40 a Ø60.
Plně určená skicaTvar i poloha jsou dané vazbami a kótami úplně, nic není „volné“.Program hlásí „plně určeno“ (Fully defined).
Vysunutí, rotace a vysunutý řezVysunutí vytáhne skicu do prostoru o zadanou délku, rotace ji otočí kolem osy, vysunutý řez tvarem skici materiál odebere.Kružnice vysunutá o 15 mm = kotouč; obdélník jako vysunutý řez = drážka.
Základní prvekPrvní 3D prvek modelu, nejčastěji vysunutí nebo rotace. Představuje hlavní tvar součásti.U hřídele rotace, u desky vysunutí.
Dokončovací prvkyDetaily přidané na konec: zaoblení, sražení, díry, pole, zrcadlení.Sražení 1 × 45° na hraně hřídele.
Strom prvkůHistorie modelu – pořadí prvků. Pozdější prvky závisí na dřívějších.Zaoblení hrany závisí na vysunutí, které tu hranu vytvořilo.

Pravidla dobrého modelu

PravidloProč
Skicu kótuj jako na výkrese (od funkčních ploch).Kóty v modelu pak přejdou do výkresu.
Skicu vždy plně urči.Model se nepokřiví při změně.
Nejdřív hlavní tvar, nakonec zaoblení a sražení.Zaoblení na začátku komplikují další skici a vazby.
Opakované prvky dělej polem nebo zrcadlením.Změníš jeden a změní se všechny.
Rotační součásti modeluj rotací polovičního profilu.Odpovídá to soustružení a výkresu.

Postup u hřídele

Na rovině nakresli polovinu podélného řezu hřídele a osu.
Přidej vazby (vodorovné a svislé čáry, osa ve středu) a kóty průměrů a délek.
Prvek rotace kolem osy o 360°.
Prvkem vysunutý řez udělej drážku pro pero.
Na konec přidej sražení hran.
Hřídel má tři osazení: Ø30 délky 40, Ø40 délky 60, Ø30 délky 40. Jakým prvkem ji vytvoříš nejrychleji?
Jednou rotací: nakreslíš polovinu profilu (schody 15 / 20 / 15 mm od osy) a otočíš ji o 360°. Kótovat můžeš rovnou průměry – většina programů to u rotace umožní.
V modelu desky jsi nejdřív udělal zaoblení rohů R5 a pak chceš na boční hranu nakreslit skicu drážky. Co se může pokazit?
Zaoblení rozbilo ostré hrany, na které by se skica mohla vázat. Když se pak zaoblení změní nebo smaže, vazby skici se ztratí a prvek drážky se nepřepočítá. Proto zaoblení až na konec.

Vyzkoušej si

  • Skica – 2D náčrt s vazbami a kótami
  • Vysunutí – skica vytažená do prostoru
  • Rotace – skica otočená kolem osy
  • Pole – opakování prvku v řadě nebo po kružnici
  • Strom prvků – historie modelu
✗Rozměr se dá opravit tak, že ho v modelu „natáhneš“ myší.
✓Rozměr se mění úpravou kóty nebo parametru.

Tažení myší u neurčené skici dá náhodný rozměr a parametrický model ztratí smysl.

Dobrý parametrický model: plně určené skici kótované jako výkres, základní prvek (vysunutí nebo rotace), pak řezy a díry, nakonec zaoblení a sražení. Opakování přes pole a zrcadlení. Změny přes kóty ve stromu prvků.
🔁Pevné cykly🛡️CAM, simulace a bezpečnost