Konstrukcje blachowe

Program Autodesk AutoCAD Inventor 2011 posiada rozbudowany system modelowania konstrukcji blachowych. W oknie startowym programu użytkownik ma możliwość uruchomienia narzędzi do konstrukcji blachowych poprzez wybranie odpowiedniej opcji w oknie dialogowym (rys 1).

Rys. 1. Okno wyboru

Po uruchomieniu projektant ma na wstążce menu szereg odpowiednich opcji do konstrukcji blachowych (rys 2 i rys 3).

Rys. 2. Menu konstrukcji blachowych w programie Inventor 2011

Rys. 3. Menu konstrukcji blachowych w programie Inventor 2011 c.d.

Użytkownik ma do wyboru wiele różnych funkcji ułatwiających projektowanie konstrukcji blachowych:

- szkic 2D/ 3D (rys 4)

- Powierzchnia - tworzy wyciągniętą powierzchnię konstrukcji blachowe dodając głębokość do szkicu profilu

- Kołnierz - tworzy kołnierz poprzez dodanie płaszczyzny konstrukcji blachowe i zagięcia do krawędzi lub pętli krawędzi na istniejącej płaszczyźnie

- Kształt kołnierza - tworzy kołnierz konstrukcji blachowej z otwartego profilu

- Kołnierz wyciągnięty - tworzy element kołnierza pomiędzy dwoma wejściowymi szkicami profilu

- Profilowanie rolkowe - zwiększa grubość wielosegmentowego profilu i przeciąga wynik na drugą stronę osi

- Zawinięcie obrzeża - zawija materiał wokół powierzchni w celu wzmocnienia lub wyeliminowania ostrych krawędzi

- Gięcie - tworzenie elementu łączącego dwie rozłączne powierzchnie płaskie

- Zawinięcie - zagina powierzchnię konstrukcji blachowej poprzez zawinięcie jej wzdłuż naszkicowanej linii, która kończy się na krawędziach powierzchni

- Wytnij - naszkicowany profil usuwa materiał przez powierzchnię konstrukcji blachowej

- Połączenie narożnika - definiuje lub tworzy odstęp pomiędzy powierzchniami, aby umożliwić rozwijanie

- Narzędzie do otworów - wstawia trójwymiarowy kształt elementu iFeature do powierzchni na środkowych węzłach otworu szkicu

- Rozdarcie - Usuwa materiał pozwalając na spłaszczenie modelu zamkniętego

- Rozwiń - umożliwia umieszczenie geometrii zawinięcia w stanie spłaszczonym w celu dalszego modelowania

- Zawiń ponownie - przywraca poprzednio rozwinięte zagięcie (lub zawinięcie) do stanu początkowego zawinięcia

- Otwory - tworzy otwory w oparciu o punkty szkicu lub inne wybrane obiekty geometryczne

- Zaokrąglenie narożnika - zaokrągla krawędzie wybranego narożnika

- Fazowanie narożnika - ścina krawędzie wybranego narożnika

- Ustawienia domyślne konstrukcji blachowej - umożliwia zmianę reguł, materiału i grubości w aktywnym pliku z wartości ustawionych jako domyślne

- Utwórz płaski wzór - rozwija część konstrukcji blachowej za pomocą wybranej powierzchni jako powierzchnię bazową

Rys. 4. Wybór typu szkicu w programie Inventor 2011

Powierzchnia i Ustawienia domyślne konstrukcji blachowej

Aby użyć opcji tworzenia powierzchni użytkownik musi najpierw stworzyć szkic konstrukcji blachowej (rys 5), a następnie wybrać odpowiednią opcję ze wstążki menu (rys 6).

Rys. 6. Szkic

Rys. 7. Wybór opcji Powierzchnia

Po wybraniu opcji Powierzchnia projektant musi wskazać obszar zamknięty, któremu chce nadać charakter płaszczyzny z blachy (rys 8).

Rys. 8. Wybór zamkniętego obszaru szkicu w celu utworzenia konstrukcji blachowej

Za sterowanie grubością blachy odpowiada opcja Ustawienia domyślne konstrukcji blachowej (rys 9). Użytkownik może zdefiniować inną grubość blachy (rys 10) niż domyślnie wybrana przez program Inventor 2011. Wszystkie zmiany są automatycznie wizualizowane na stworzonej wcześniej powierzchni.

Rys. 9. Usytuowanie opcji Ustawienia domyślne konstrukcji blachowej

Rys. 10. Ustawienia domyślne konstrukcji blachowej

Kołnierz

Wybierając opcję Kołnierz (rys 11) użytkownik otrzymuje narzędzie ułatwiające wstawianie kolejnych ścian stwarzanej konstrukcji blachowej.

Rys. 11. Usytuowanie opcji Kołnierz w menu programu

Po uruchomieniu konstruktor może wybrać krawędź na której zostanie utworzony kołnierz, kąt pod jakim będzie pochylona nowa ściana, oraz jej wysokość (rys 12). Po wyborze krawędzi na której ma zostać utworzony kołnierz program automatycznie wyświetla przewidywany kształt tworzonego zagięcia.

Dodatkowo program umożliwia zdefiniowanie sposobu umieszczenia łuku gięcia spośród opcji:

- poza zakresami powierzchni bazowej

- łuk z powierzchni przyległej

- w granicach zakresów powierzchni gięcia

- nagnij styczną do powierzchni bocznej

Rys. 12. Okno opcji Kołnierz wraz z wygenerowanym modelem

Kołnierz wyciągnięty

Projektant często musi skonstruować bardziej skomplikowany kształt, np. króciec redukcyjny (rys 13). Program Inventor 2011 umożliwia stworzenie takich kształtów dając do dyspozycji użytkownika narzędzie Kołnierza wyciągniętego (rys 14), które bardzo przypomina narzędzie Wyciągnięcia złożonego znanego z konstrukcji bryłowych.

Rys. 13. Króciec redukcyjny filtra

Rys. 14. Usytuowanie opcji Kołnierz wyciągnięty w menu programu

Użycie opcji Kołnierza wyciągniętego jest możliwe tylko wtedy, gdy widoczne są dwa szkice (rys 15).

Rys. 15. Widoczne dwa szkice umożliwiające użycie opcji Kołnierz wyciągnięty

Po uruchomieniu opcji Kołnierza wyciągniętego projektant wskazuje szkice, a program automatycznie generuje wygląd tworzonego wyciągnięcia (rys 16). Użytkownik ma do wyboru szereg różnych opcji kształtujących wygląd i sposób tworzenia bryły.

Rys. 16. Wygenerowany model konstrukcji blachowej przy użyciu narzędzia Kołnierz wyciągnięty

Konstruktor może wybrać w zakładce Wynik sposób utworzenia kołnierza:

- Formowanie w matrycy - Włącza opcję gładkiego, uzyskanego przez formowanie w matrycy modelu wynikowego dla funkcji Kołnierz wyciągnięty

- Prasa krawędziowa - Włącza opcję płaszczyznowego, uzyskanego przez prasę krawędziową modelu wynikowego dla funkcji Kołnierz wyciągnięty.

- Zbieżność - Włącza zbieżność w pobliżu punktu dla zagięć sekcji spłaszczonych i płaszczyznowych. Opcja ta jest dostępna wyłącznie dla elementu wynikającego z użycia funkcji Prasa krawędziowa. Aktywowanie tej opcji umożliwia wyprowadzenie wszystkich linii łamania z jednego punktu (rys 17).

Rys. 17. Opcja Zbieżność a) wyłączona, b) włączona

Zakładka Kontrola powierzchni dostępna jest jedynie w przypadku wyboru przez projektanta opcji Pracy krawędziowej, umożliwia wybór metody kontroli rozmiaru wynikowych płaszczyznowych powierzchni za pomocą:

- Tolerancja cięciwy A - Wartość wejściowa określa maksymalną odległość od segmentu łukowego do cięciwy segmentu powierzchni

- Kąt płaszczyzny B - Wartość wejściowa określa maksymalny kąt do segmentu cięciwy dla wierzchołka powierzchni płaszczyzny

- Odległość płaszczyzny C - Wartość wejściowa określa maksymalną szerokość powierzchni płaszczyzny (długość cięciwy) podczas tworzenia podpodziału profilu łukowego

Wytnij

Opcja Wytnij (rys 18) usuwa materiał z powierzchni blachowej o kształcie wyznaczonym w szkicu (rys 19).

Rys. 18. Usytuowanie opcji Wytnij w menu programu

Rys. 19. Okno opcji Wytnij wraz z wybranym szkicem wycięcia

Projektant ma do wyboru kilka opcji utworzenia wycięcia poprzez sterowanie zakresami w zakładce Rozmiary:

- Odległość - metoda domyślna. Ustala głębokość i kierunek wycięcia. Wycięcie jest prostopadłe do płaszczyzny szkicu

-Do następnej - Wycięcie kończy się na następnej płaszczyźnie lub powierzchni. Wybiera kierunek wycięcia

- Do - Wybiera końcową powierzchnię lub płaszczyznę, na której kończy się wycięcie. Możesz zakończyć wycięcie na wybranej powierzchni lub na powierzchni, która wychodzi poza płaszczyznę kończącą. W zespole powierzchnia lub płaszczyzna mogą znajdować się na innej części

- Od - do - Wybiera początkowe i końcowe powierzchnie lub płaszczyzny, na których kończy się wyciągnięcie. W zespole powierzchnie lub płaszczyzny mogą znajdować się na innych częściach

- Wszystkie - Wyciąga profil poprzez wszystkie elementy i szkice w określonym kierunku. Wybiera kierunek wycięcia lub wyciąga wycięcie jednakowo w obydwu kierunkach (rys 20)

Rys. 20. Wycięcie utworzone zakresem Wszystkie

Rozdarcie

Niektóre projekty konstrukcji blachowych, na przykład kształty przejściowe utworzone za pomocą opcji funkcji Kołnierz wyciągnięty, łatwiej jest utworzyć za pomocą profili zamkniętych. Projekty te wymagają otwartej przerwy lub „rozdarcia", aby umożliwić rozwijanie lub zawijanie w płaski szyk. Do tego celu konstruktor może użyć narzędzia Rozdarcie (rys 21)dostępnego w programie Inventor 2011.

Rys. 21. Usytuowanie opcji Rozdarcie w menu programu

W zakładce Typ rozdarcia dostępne są trzy sposoby utworzenia rozdarcia:

- Pojedynczy punkt - Wybrany punkt może być punktem symetrii na krawędzi, punktem końcowym na wierzchołku powierzchni lub punktem szkicowanym na podstawie poprzednio utworzonego szkicu (rys 22) (rys 23)

Rys. 22. Opcja Rozdarcia - Pojedynczy punkt

Rys. 23. Widok rozdarcia po użyciu opcji Pojedynczy punkt

- Punkt-punkt - Tworzy rozdarcie pomiędzy dwoma punktami znajdującymi się po przeciwnych stronach wybranej powierzchni. Te dwa punkty mogą być punktami konstrukcyjnymi, punktami symetrii na krawędziach powierzchni, punktami końcowymi na wierzchołkach powierzchni lub punktami szkicowanymi na podstawie poprzednio stworzonego szkicu (rys 24) (rys 25)

Rys 24. Opcja Rozdarcia - Punkt-punkt

Rys. 25. Widok rozdarcia po użyciu opcji Punkt-punkt

- Rozszerzenie powierzchni- Usuwa całą wybraną powierzchnię (rys 26) (rys 27)

Rys 26. Opcja Rozdarcia - Rozszerzenie powierzchni

Rys. 27. Widok rozdarcia po użyciu opcji Rozszerzenie powierzchni

Utwórz płaski wzór

Narzędzie Utwórz płaski wzór (rys 28) blachy przelicza materiał i układ wymagany do spłaszczenia modelu 3D konstrukcji blachowej (rys 29).

Rys. 28. Usytuowanie opcji Utwórz płaski wzór w menu programu

Rys. 29. Rozwinięcie modelu z rys. 27 przy użyciu narzędzia Utwórz płaski wzór

Elementy wymagające odkształcenia materiału, takie jak szczeliny lub wgłębienia, nie mogą być rozwinięte na płaszczyźnie. Jeżeli funkcje te są umieszczone na powierzchniach konstrukcji blachowej za pomocą polecenia Narzędzie do otworów, są one prawidłowo reprezentowane jako elementy trójwymiarowe na płaskim szyku. Opcjonalnie mogą być przedstawione za pomocą wybranego szkicu lub znacznika środka. Elementy szkicowane i wstawiane mogą dawać nieprzewidywalne wyniki, a więc do dodania tych kształtów do części konstrukcji blachowej należy wykorzystać opcję Narzędzie do otworów.

Narzędzie do otworów

Narzędzie do otworów (rys 30) wycina w kształt 3D w powierzchni konstrukcji blachowej. Aby projektant mógł użyć tego narzędzia na modelu musi być zdefiniowany szkic z przynajmniej jednym nieużywanym punktem, który będzie środkiem tworzonego otworu (rys 31).

Rys. 30. Usytuowanie opcji Narzędzie do otworów w menu programu

Rys. 31. Model konstrukcji blachowej ze szkicem i nieużywanym punktem

Po uruchomieniu ukazuje się okno Katalogu narzędzi do otworów przebijanych
(rys 32) umożliwiając użytkownikowi szybkie wybranie odpowiedniego narzędzia.

Rys. 32. Okno wyboru narzędzia do przebijania blachy

Użytkownik wybierając odpowiedni kształt przenoszony jest do okna głównego Narzędzia do otworów przebijanych, a na wybranym punkcie generowany jest obraz 2D przebijanego otworu (rys 33).

Rys. 33. Okno główne Narzędzia do otworów przebijanych

Główne okno narzędzia posiada trzy zakładki:

- Podgląd - umożliwia zmianę wstępnie zdefiniowanego kształtu otworu

- Geometria - umożliwia zmianę kąta umiejscowienia otworu (rys 34)

Rys. 34. Zakładka Geometria Narzędzia do otworów przebijanych

- Rozmiar - umożliwia zmianę wymiarów wstawianego otworu (rys 35)

Rys. 35. Zakładka Rozmiar Narzędzia do otworów przebijanych

Zawinięcie obrzeża

Narzędzie Zawinięcie obrzeża (rys 36) tworzy zawinięte obrzeże wzdłuż krawędzi konstrukcji blachowych, w celu wzmocnienia części lub wyeliminowania ostrych krawędzi.

Rys. 36. Usytuowanie opcji Zawinięcie obrzeża w menu programu

W oknie głównym narzędzia (rys 37) dostępne są cztery typy zawinięcia:

Rys. 37. Główne okno narzędzia Zawinięcie obrzeża

- Pojedynczy - umożliwia utworzenie pojedynczego zawinięcia obrzeża (rys 38)

Rys. 38. Opcja Pojedynczy zawinięcia obrzeża

Użytkownik wybierając typ Pojedynczy zawinięcia ma możliwość zdefiniowania odległości między wewnętrznymi ścianami zawinięcia, oraz jego długości.

- Łezka - umożliwia utworzenie zawinięcia obrzeża w kształcie łezki (rys 39)

Rys. 39. Opcja Łezka zawinięcia obrzeża

Użytkownik wybierając typ Łezka zawinięcia ma możliwość zdefiniowania promienia gięcia, oraz kąta jaki ma być zastosowany do zagięcia.

- Okrągłe - umożliwia utworzenie okrągłego zawinięcia obrzeża (rys 40)

Rys. 40. Opcja Okrągłe zawinięcia obrzeża

Użytkownik wybierając typ Okrągłe zawinięcia ma możliwość zdefiniowania promienia gięcia, oraz kąta jaki ma być zastosowany do zagięcia.

- Podwójny - umożliwia utworzenie pojedynczego zawinięcia obrzeża (rys 41)

Rys. 41. Opcja Podwójny zawinięcia obrzeża

Użytkownik wybierając typ Podwójny zawinięcia ma możliwość zdefiniowania odległości między wewnętrznymi ścianami zawinięcia, oraz jego długości.

Gięcie

Narzędzie Gięcie (rys 42) umożliwia projektantowi łączenie połączenia dwóch rozłącznych części, które przecinają się, znajdują się pod pewnym kątem lub są równoległe, ale nie współpłaszczyznowe. Aby konstruktor mógł utworzyć zagięcie, krawędzie modelu dwóch konstrukcji blachowych muszą być równoległe (rys 43).

Rys. 42. Usytuowanie opcji Gięcie w menu programu

Rys. 43. Dostępne dwie powierzchnie konstrukcji blachowej

W oknie głównym narzędzia Gięcia (rys 44) użytkownik ma możliwość wyboru krawędzi, które mają zostać połączone, oraz sposobu i kształtu łączenia.

Rys. 44. Okno główne narzędzia Gięcia

Opcja przedłużenia zagięcia umożliwia określenie sposobu wydłużania materiału przez zagięcia pomiędzy krawędziami uczestniczących powierzchni. Użytkownik ma do możliwość wyboru dwóch sposobów przedłużania:

- Rozciągnij gięcie do powierzchni bocznych - rozciąga materiał wzdłuż powierzchni, po stronie krawędzi połączonych przez zagięcie, zamiast prostopadle do osi zagięcia. To narzędzie jest użyteczne, gdy krawędzie boczne powierzchni nie są prostopadłe (rys 45)

Rys. 45. Gięcie utworzone za pomocą opcji Rozciągnij gięcie do powierzchni bocznych

- Rozciągnij zgięcie prostopadle do powierzchni bocznych - Rozciąga materiał prostopadle do powierzchni bocznej. Jest to opcja wybrana domyślnie po otwarciu okna dialogowego (rys 46)

Rys. 46. Gięcie utworzone za pomocą opcji Rozciągnij zgięcie prostopadle do powierzchni bocznych

Konstruktor ma możliwość wyboru kształtu tworzonego gięcia spośród czterech opcji:

- Stałe krawędzie - do istniejących krawędzi konstrukcji blachowej dodawane są równe zagięcia

- 45 stopni - powierzchnie elementu blachowego są, w miarę potrzeb, obcinane lub wydłużane i wstawiane są zagięcia 45 stopni

- Pełny promień - powierzchnie elementu blachowego są, w miarę potrzeb, obcinane lub wydłużane i wstawiane są zagięcia o pełnym promieniu (rys 47)

Rys. 47. Gięcie wykonane opcją Pełny promień

- 90 stopni - Powierzchnie konstrukcji blachowej są, w miarę potrzeb, obcinane lub wydłużane i wstawiane są zagięcia 90 stopni (rys 48)

Rys. 48. Gięcie wykonane opcją 90 stopni

Zawinięcie

Polecenie Zawinięcie (rys 49) jest używane, gdy istniejąca powierzchnia o określonej wielkości i kształcie jest tworzona wzdłuż prostej szkicowanej linii zagięcia.

Rys. 49. Usytuowanie opcji Zawinięcie w menu programu

Projektant może użyć narzędzia Zawinięcie tylko wtedy, gdy powierzchnia posiada szkic z prostą, której końce leżą na krawędzi (rys 50).

Rys. 50. Płaszczyzna konstrukcji blachowej ze szkicem prostej

W oknie głównym narzędzia (rys 51) użytkownik ma możliwość wskazania linii gięcia, wokół której będzie przebiegała operacja, położenia zawinięcia, odwrócenia kierunku i strony zawinięcia oraz zdefiniowania parametrów takich jak kąt zawinięcia
i promień gięcia.

Rys. 51. Okno główne narzędzia Zawinięcie

Wynikowy kształt (rys 52) utworzony tym narzędziem po utworzeniu płaskiego wzoru (rys 53) ma identyczne wymiary jakie miała płaszczyzna początkowa. Element zawinięcia nie powoduje dodania materiału.

Rys. 52. Utworzone zawinięcie konstrukcji blachowej

Rys. 53. Rozwinięcie zawinięcia

Rozwiń i Zawiń ponownie

Niektóre elementy konstrukcji blachowej łatwiej jest tworzyć, jeżeli model jest płaski. Takie elementy mogą często krzyżować się z obszarami zagięcia w zakończonej części. Polecenia Rozwiń (rys 54) i Zawiń ponownie umożliwiają (rys 55):

- Wprowadzenie funkcji Rozwiń do historii funkcji danej części umożliwiającej spłaszczenie wszystkich lub wybranych zagięć lub toczeń

- Dodanie funkcji do modelu w stanie spłaszczonym

- Wprowadzenie funkcji Zawiń ponownie umożliwiającej ponowne zawinięcie do stanu pierwotnego wszelkich funkcji dodanych po funkcji Rozwiń

Rys. 54. Usytuowanie opcji Rozwiń i Zawiń ponownie w menu programu

Rys. 55. Schematyczne przedstawienie narzędzi Rozwiń i Zawiń ponownie

Połączenie narożnika

Elementy połączenia narożnika mogą być tworzone automatycznie podczas tworzenia innych elementów lub, w zależności od potrzeb, stosowane ręcznie podczas procesu projektowania.

Odstępy Połączenia narożnika w programie Autodesk Inventor są tworzone
i mierzone za pomocą jednej z dwóch poniższych metod:

- Odległość powierzchni/krawędzi - metoda stosowania odstępu połączenia oparta na pomiarach powierzchni kołnierza skojarzonej z pierwszą i drugą wybraną krawędzią. Ta metoda jest obsługiwana tylko wówczas, gdy połączenia narożnika zostały zastosowane ręcznie za pomocą elementu Połączenie narożnika (rys 56)

- Maksymalna odległość odstępu - Metoda stosowania odstępu połączenia, który można zmierzyć, przesuwając wskaźnik kontroli fizycznej grubości do pozycji równej wartości odległości dostarczonego odstępu pomiędzy i wzdłuż krawędzi i powierzchni narożnika wynikowego

Rys. 56. Usytuowanie opcji Połączenie narożnika w menu programu

W oknie głównym narzędzia Połączenie narożnika (rys 57) dostępna jest opcja Rozdarcie, która jest przydatna ograniczonej liczbie przypadków modeli części przekształconych w modele konstrukcji blachowych.

Rys. 57. Główne okno narzędzia Połączenie narożnika

27

---