ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ Τµήµα Μηχανολογίας Σχεδιασµός κατασκευών µε τη χρήση Ηλεκτρονικού Υπολογιστή (CAD) ρ. Κωνσταντίνος Στεργίου Αναπληρωτής Καθηγητής 2006
ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ AUTODESK INVENTOR Το INVENTOR είναι ένα πρόγραµµα σχεδιασµού αντικειµένων µηχανολογικού κυρίως ενδιαφέροντος, χωρίς αυτό να σηµαίνει ότι δεν µπορεί να χρησιµοποιηθεί και σε άλλου είδους κατασκευές, πχ κατασκευές πολιτικού µηχανικού. Το INVENTOR διαθέτει ένα πλήρες περιβάλλον το οποίο επιτρέπει το σχεδιασµό των αντικειµένων, την παραγωγή κατασκευαστικών σχεδίων, τη δηµιουργία σύνθετων µηχανισµών αποτελούµενων από πολλά αντικείµενα και τέλος τη δηµιουργία παρουσιάσεων συναρµογής ή κίνησης των µηχανισµών. Στην παρουσίαση αυτή θα περιοριστούµε στις δύο πρώτες δυνατότητες του προγράµµατος, δηλαδή το σχεδιασµό των αντικειµένων και την παραγωγή κατασκευαστικών σχεδίων. Το περιβάλλον σχεδιασµού του προγράµµατος (δηµιουργία 2d sketch)
Το περιβάλλον σχεδιασµού του προγράµµατος (δηµιουργία solid) Με τις εντολές πλοήγησης: Zoom All Zoom Window Zoom (=Μεγέθυνση) Pan (=Μετακίνηση σχεδίου) Zoom Selected Rotate (= Περιστροφή) Look at (= Φέρνει κάθετα σε εµάς την όψη του σχεδίου που έχουµε επιλέξει) που βλέπουµε στην επάνω µεριά της οθόνης µπορούµε να µεγεθύνουµε το αντικείµενό µας, καθώς και να το δούµε από διάφορες όψεις περιστρέφοντάς το κατάλληλα.
ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟΥ Σκοπός της άσκησης αυτής είναι να σχεδιαστεί το αντικείµενο που φαίνεται στην φωτογραφία 1. Ο σχεδιασµός του αντικειµένου θα γίνει µε τη χρήση του προγράµµατος Autodesk Inventor Professional 9. Φωτογραφία 1: Το αντικείµενο στην τελική µορφή του Ξεκινώντας το πρόγραµµα µεταφερόµαστε στην αρχική σελίδα επιλογών του προγράµµατος. Για να δηµιουργήσουµε ένα νέο σχέδιο επιλέγουµε να σχεδιάσουµε στο µετρικό σύστηµα (επιλογή metric) και στη συνέχεια επιλέγουµε το εικονίδιο Standard(mm).ipt.
Φωτογραφία 2: Η αρχική σελίδα επιλογών Αρχικά τα πρόγραµµα µας τοποθετεί σε ένα περιβάλλον σχεδιασµού δύο διαστάσεων (επίπεδο sketch). Στο περιβάλλον αυτό σχεδιάζουµε αρχικά ένα σχέδιο το οποίο στη συνέχεια θα χρησιµοποιήσουµε προσθέτοντας του όγκο. Έτσι χρησιµοποιώντας την εντολή LINE δηµιουργούµε το σχέδιο που φαίνεται στη φωτογραφία 3. Το πλέγµα που φαίνεται στην οθόνη µπορεί να χρησιµοποιηθεί για την δηµιουργία του σχήµατος. Φωτογραφία 3: Σχεδιασµός αντικειµένου σε 2 διαστάσεις Το σχήµα µπορεί να φτιαχτεί «στο περίπου» χωρίς να είναι απαραίτητο οι διαστάσεις να ταιριάζουν ακριβώς µε τις τελικές διαστάσεις. Στη συνέχεια, χρησιµοποιώντας την εντολή GENERAL DIMENSION τοποθετούµε διαστάσεις επιλέγοντας απλά τη
γραµµή που θέλουµε και τραβώντας τον κέρσορα προς µια κατεύθυνση (κάθετη ή οριζόντια αναλόγως τη γραµµή). Αλλαγή της διάστασης µπορούµε να κάνουµε οποιαδήποτε στιγµή το θελήσουµε κάνοντας διπλό κλικ επάνω στη διάσταση. Για τη δηµιουργία του σχήµατος, εκτός από την εντολή LINE χρήσιµες εντολές είναι επίσης η εντολή TRIM µε την οποία µπορούµε να κόψουµε κάποιο µέρος µιας γραµµής που περισσεύει στο σηµείο που συναντά κάποια άλλη γραµµή και η εντολή EXTEND µε την οποία µπορούµε να επεκτείνουµε το άκρο µιας γραµµής µέχρι να συναντήσει κάποια άλλη γραµµή. Αφού δηµιουργηθεί το σχήµα και µπουν οι απαραίτητες διαστάσεις (βλέπε Φωτογραφία 3) επιλέγουµε την εντολή RETURN στο επάνω µέρος της οθόνης. Με την εντολή αυτή µεταφερόµαστε στο περιβάλλον τρισδιάστατου σχεδιασµού του προγράµµατος. Αρχικά θα περιστρέψουµε το επάνω µέρος του σχήµατος προκειµένου να δηµιουργήσουµε τον κόλουρο κώνο του αντικειµένου. Έτσι επιλέγουµε την εντολή REVOLVE, βλέπε φωτογραφία 4. Στο παράθυρο επιλογών της εντολής αυτής επιλέγουµε την εντολή PROFIL και δείχνουµε την κλειστή περιοχή (προφίλ) του επάνω µέρους του σχήµατος µας. Φωτογραφία 4: Επιλογή του προφίλ για περιστροφή και προεπισκόπηση του αντικειµένου Η περιοχή που επιλέχθηκε χρωµατίζεται αυτόµατα µε διαφορετικό χρώµα Στη συνεχεία και πάντα στο ίδιο παράθυρο επιλογών επιλέγουµε την εντολή AXIS και
δείχνουµε τη γραµµή ή το νοητό άξονα γύρω από τον οποίο θα περιστραφεί το προφίλ που έχουµε επιλέξει. Με την επιλογή και του άξονα περιστροφής στη οθόνη εµφανίζεται µια προεπισκόπηση του αντικειµένου που µας επιτρέπει να δούµε αν έχουµε κάνει τις σωστές επιλογές. Εφόσον όλα είναι σωστά ολοκληρώνουµε την εντολή REVOLVE επιλέγοντας το κουµπί ΟΚ. Αφού ολοκληρωθεί η εντολή RETURN στην οθόνη εµφανίζεται ένα στερεό σχήµα όπως αυτό που φαίνεται στη φωτογραφία 5. Φωτογραφία 5: Το αντικείµενο µετά την ολοκλήρωση της εντολής RETURN Όπως µπορεί να διαπιστώσει κανείς, το αρχικό σχήµα που είχαµε δηµιουργήσει έχει εξαφανιστεί και στην οθόνη παραµένει µόνο το στερεό που µόλις δηµιουργήθηκε. Για να επαναφέρουµε το σχήµα στην οθόνη και να µπορούµε να το χρησιµοποιήσουµε στη συνέχεια χρησιµοποιούµε την εντολή SHARE SKETCH. Στη φωτογραφία 5 φαίνεται ο τρόπος χρήσης της εντολής αυτής. Συγκεκριµένα, στο παράθυρο MODEL στο κάτω µέρος της οθόνης βρίσκουµε το όνοµα REVOLUTION και πατώντας το σταυρό στα αριστερά του ονόµατος βλέπουµε το όνοµα SKETCH 1 που χρησιµοποιήσαµε στο REVOLUTION. Κάνοντας κλίκ µε το δεξί κουµπί του ποντικού επάνω στο όνοµα του SKETCH 1 εµφανίζεται µια σειρά επιλογών (pull down menu). Μία από τις εντολές που µπορούµε να δούµε στο menu αυτό είναι και η εντολή SHARE SKETCH την οποία και επιλέγουµε. Το αρχικό SKETCH θα πρέπει να εµφανιστεί και πάλι στην οθόνη.
Για να δηµιουργήσουµε τα δύο αυτάκια στο κάτω µέρος του αντικειµένου µας θα χρησιµοποιήσουµε την εντολή EXTRUDE (εξώθηση). Στο παράθυρο επιλογών της εντολής αυτής επιλέγουµε την εντολή PROFIL και του δείχνουµε την κλειστή ορθογωνικής µορφής περιοχή (προφίλ) του κάτω µέρους του σχήµατος µας, βλέπε φωτογραφία 6. Φωτογραφία 6: Επιλογή περιοχής για εξώθηση Η περιοχή που επιλέχθηκε χρωµατίζεται αυτόµατα µε διαφορετικό χρώµα Στη συνεχεία και πάντα στο ίδιο παράθυρο επιλογών κάνουµε τις επιλογές που φαίνονται στη φωτογραφία 6. Συγκεκριµένα: Στην πρώτη µπάρα επιλέγουµε το DISTANCE Στη δεύτερη µπάρα δίνουµε το µήκος της εξώθησης δίνουµε την τιµή 12. Ακριβώς από κάτω υπάρχουν τρεις επιλογές: Εξώθηση «προς τα δεξιά» Εξώθηση «προς τα αριστερά», και Εξώθηση «συµµετρικά και από τις δύο µεριές». Επιλέγουµε την τρίτη επιλογή (εξώθηση «συµµετρικά και από τις δύο µεριές»). Από τις τρεις µπλε επιλογές που βρίσκονται ακριβώς δίπλα επιλέγουµε την πρώτη η οποία προσθέτει υλικό στο αντικείµενο. Με τις τρεις αυτές επιλογές µπορούµε να
ορίσουµε τον τύπο του extrude (εξώθησης) που θα γίνει. Συγκεκριµένα µπορούµε να κάνουµε: Εξώθηση µε προσθήκη υλικού Εξώθηση µε αφαίρεση υλικού, και Εξώθηση µε επιλογή του κοινού τόπου δύο τµηµάτων του αντικειµένου µας. Με την ολοκλήρωση των επιλογών των διαφόρων στοιχείων, στη οθόνη εµφανίζεται µια προεπισκόπηση της εντολής που θα εκτελεστεί που µας επιτρέπει να δούµε αν έχουµε κάνει τις σωστές επιλογές. Εφόσον όλα είναι σωστά ολοκληρώνουµε την εντολή EXTRUDE επιλέγοντας το κουµπί ΟΚ. Φωτογραφία 7: Το αντικείµενο µετά την ολοκλήρωση της εντολής EXTRUDE Χρησιµοποιώντας την ίδια εντολή (EXTRUDE) και το ίδιο ορθογωνικό προφίλ όπως και προηγουµένως µπορούµε να αφαιρέσουµε υλικό δηµιουργώντας έτσι τα δύο αυτάκια.
Φωτογραφία 8: Επιλογή περιοχής για εξώθηση και αφαίρεση υλικού Συγκεκριµένα επιλέγουµε αρχικά το ορθογωνικό προφίλ, στην πρώτη µπάρα επιλέγουµε DISTANCE, στη δεύτερη µπάρα δίνουµε το µήκος της εξώθησης δίνουµε την τιµή 6, επιλέγουµε συµµετρική εξώθηση ενώ στο είδος της εξώθησης επιλέγουµε τη δεύτερη επιλογή (εξώθηση µε αφαίρεση), βλέπε φωτογραφία 8. Ολοκληρώνουµε την εντολή EXTRUDE επιλέγοντας το κουµπί ΟΚ. Φωτογραφία 9: Το αντικείµενο µετά την ολοκλήρωση της εντολής EXTRUDE - CUT
Στη συνέχεια θα στρογγυλοποιήσουµε τις ακµές στα αυτάκια προκειµένου να πάρουν αυτά την επιθυµητή µορφή. Αυτό θα γίνει µε τη χρήση της εντολής FILLET. Με την εντολή αυτή δείχνουµε τις ακµές του αντικειµένου (EDGES) που θέλουµε να στρογγυλοποιήσουµε και δίνουµε την ακτίνα στρογγυλοποίησης (RADIUS), βλέπε φωτογραφία 10. Στη συγκεκριµένη περίπτωση η ακτίνα στρογγυλοποίησης είναι 6. Με την ολοκλήρωση των επιλογών των διαφόρων στοιχείων, στη οθόνη εµφανίζεται µια προεπισκόπηση της εντολής που θα εκτελεστεί που µας επιτρέπει να δούµε αν έχουµε κάνει τις σωστές επιλογές. Ολοκληρώνουµε την εντολή FILLET επιλέγοντας το κουµπί ΟΚ. Φωτογραφία 10: Η εφαρµογή της εντολής FILLET Στη συνέχεια θα ανοίξουµε τις τρύπες στα δύο αυτάκια. Για να γίνει αυτό χρησιµοποιούµε την εντολή HOLE. Συγκεκριµένα: Επιλέγω την εντολή HOLE, βλέπε φωτογραφία 11. Στο παράθυρο επιλογών της εντολής αυτής επιλέγουµε στην επάνω αριστερή µπόρα του παραθύρου την επιλογή CONCENTRIC (οµόκεντρο). Στη συνέχεια δείχνουµε στο σχέδιο µας ποια επιφάνεια επιθυµούµε να τρυπήσουµε (επιλογή PLANE). Μετά δείχνουµε την ακµή εκείνη µε την οποία θα είναι οµόκεντρη η τρύπα που θα δηµιουργήσουµε (επιλογή CONCENTRIC REFERENCE). Στην κάτω δεξιά µπάρα επιλέγουµε THROUGH ALL ώστε να κάνουµε διαµπερή διάτρηση. Σε άλλη περίπτωση θα µπορούσαµε να
επιλέξουµε DISTANCE και να δώσουµε το βάθος της διάτρησης. Οι άλλες επιλογές που φαίνονται στο παράθυρο επιλογών είναι: αν θέλουµε να πατούρα στη διάτρηση µε την ανάλογη µορφή (η σειρά επιλογών που βρίσκονται σε κάθετη σειρά) τι µορφή θα έχει το τέλος της διάτρησης, δηλαδή αν θα είναι επίπεδη ή θα σχηµατίζει γωνία. Φωτογραφία 11: Εφαρµογή της εντολής HOLE Με την ολοκλήρωση των επιλογών των διαφόρων στοιχείων, στη οθόνη εµφανίζεται µια προεπισκόπηση της εντολής που θα εκτελεστεί που µας επιτρέπει να δούµε αν έχουµε κάνει τις σωστές επιλογές. Ολοκληρώνουµε την εντολή HOLE επιλέγοντας το κουµπί ΟΚ. Για να δηµιουργήσουµε τα σπασίµατα στις ακµές του αντικειµένου µας θα χρησιµοποιήσουµε την εντολή CHAMFER. Έχει ανάλογη λειτουργία µε την εντολή FILLET µόνο που αντί για ακτίνα στρογγυλοποίησης δίνουµε το µήκος του σπασίµατος που θέλουµε να εφαρµόσουµε. Όπως και µε την εντολή FILLET, δείχνουµε τις ακµές του αντικειµένου (EDGES) που θέλουµε να «σπάσουµε» και δίνουµε το µήκος (DISTANCE) του σπασίµατος, βλέπε φωτογραφία 12.
Φωτογραφία 12: Εφαρµογή της εντολής CHAMFER Στη συγκεκριµένη περίπτωση το µήκος του σπασίµατος είναι 2. Με την ολοκλήρωση των επιλογών των διαφόρων στοιχείων, στη οθόνη εµφανίζεται µια προεπισκόπηση της εντολής που θα εκτελεστεί που µας επιτρέπει να δούµε αν έχουµε κάνει τις σωστές επιλογές. Ολοκληρώνουµε την εντολή CHAMFER επιλέγοντας το κουµπί ΟΚ. Με την εντολή CHAMFER ολοκληρώνεται και ο σχεδιασµός του αντικειµένου, βλέπε φωτογραφία 13. Φωτογραφία 13: Το αντικείµενο στην τελική µορφή του
Πριν προχωρήσουµε στο επόµενο βήµα θα πρέπει να σώσουµε το αντικείµενο µας για µελλοντική χρήση. Από το menu FILE στο επάνω µέρος της οθόνης επιλέγουµε SAVE ή SAVE AS. Την πρώτη φορά που θα σώσουµε το αντικείµενο θα µας ζητηθεί να ορίσουµε και το όνοµα µε το οποίο επιθυµούµε να σωθεί το αντικείµενο. Από τη στιγµή που θα σωθεί το αντικείµενο µας, κάθε νέο σώσιµο του αντικειµένου θα γίνεται στο αρχικό όνοµα που δώσαµε χωρίς να µας ζητηθεί ξανά το όνοµα του αρχείου. Η διαδικασία SAVE θα πρέπει να γίνεται σε τακτά διαστήµατα κατά τη διάρκεια κατασκευής του αντικειµένου ώστε σε περίπτωση προβλήµατος να µη χαθούν κάποιες από τις ενέργειες που έχουµε ήδη κάνει.
ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΤΟΥ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟΥ ΣΕ ΦΥΛΛΟ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ Αφού ολοκληρώθηκε ο σχεδιασµός του αντικειµένου θα τοποθετήσουµε το αντικείµενο αυτό σε ένα σχέδιο στο οποίο θα απεικονίζονται οι όψεις και οι διαστάσεις του αντικειµένου. Με άλλα λόγια θα δηµιουργήσουµε το κατασκευαστικό σχέδιο του αντικειµένου. Για την δηµιουργία του κατασκευαστικού σχεδίου επιλέγουµε το εικονίδιο ISO.idw για να σχεδιάσουµε βάσει των κανόνων ISO, φωτογραφία 14. Φωτογραφία 14: Η αρχική σελίδα επιλογών Αρχικά θα εµφανιστεί µία λευκή σελίδα µε υπόµνηµα, φωτογραφία 15. Στη σελίδα αυτή θα τοποθετήσουµε αρχικά τη µία όψη του αντικειµένου µας και στη συνέχεια βάσει αυτής θα δηµιουργήσουµε και τις υπόλοιπες.
Φωτογραφία 15: Η αρχική σελίδα µε το υπόµνηµα Συγκεκριµένα, Για να φέρουµε µέσα στο φύλλο µας το σχέδιο επιλέγουµε την εντολή BASE VIEW. Ανοίγει ένα νέο παράθυρο στο οποίο επιλέγουµε το εικονίδιο µε την µορφή φακέλου και βρίσκουµε που βρίσκεται το αντικείµενο που είχαµε σχεδιάσει και σώσει προηγουµένως. Μόλις βρούµε το αντικείµενο παρατηρούµε ότι εµφανίζεται το σχέδιο µας σε µία από τις τυπικές κατασκευαστικές όψεις (πχ πρόοψη), φωτογραφία 16. Με το ποντίκι τοποθετούµε την όψη εκεί που επιθυµούµε. Εναλλακτικά, µπορούµε να επιλέξουµε ως βασική όψη όποια άλλη όψη θέλουµε.
Φωτογραφία 16: Τοποθέτηση της πρώτης όψης Αφού τοποθετήσουµε τη βασική όψη µπορούµε να δηµιουργήσουµε και τις υπόλοιπες όψεις. Επιλέγουµε την εντολή PROJECT VIEW και να κάνουµε κλικ επάνω στη βασική όψη. Αυτόµατα και κινώντας το ποντίκι δεξιά αριστερά, επάνω κάτω και διαγώνια δηµιουργούνται προεπισκοπήσεις των διαφόρων όψεων, φωτογραφία 17. Φωτογραφία 17: ηµιουργία δεύτερης όψης
Όποια µας ενδιαφέρει να κρατήσουµε την αποδεχόµαστε µε αριστερό κλικ στο ποντίκι. Αφού ολοκληρώσουµε την επιλογή των όψεων κάνουµε δεξί κλικ σε ένα τυχαίο σηµείο του φύλλου µας και στο menu που εµφανίζεται επιλέγουµε CREATE, φωτογραφία 18. Οι όψεις θα πρέπει να δηµιουργηθούν στην οθόνη µας, φωτογραφία 19. Φωτογραφία 18: ηµιουργία υπολοίπων όψεων Φωτογραφία 19: Οι όψεις του αντικειµένου
Στην περίπτωση που θέλουµε να δηµιουργήσουµε µια τοµή επιλέγουµε την εντολή SECTION VIEW, δείχνουµε: την όψη στην οποία θέλουµε να κάνουµε την τοµή και σχηµατίζεται ένα κόκκινο πλαίσιο γύρω από την όψη αυτή. Στη συνέχεια δείχνουµε τον νοητό άξονα από όπου θα περνάει η γραµµή της τοµής (µε αριστερό κλικ στο ποντίκι) και αφού ολοκληρώσουµε τη γραµµή της τοµής κάνουµε αριστερό κλικ µε το ποντίκι. Στο menu που θα βγει επιλέγουµε CONTINUE. Φροντίζουµε να αποµακρύνουµε την όψη που πάει να δηµιουργηθεί από την όψη που προήλθε για να µην συµπέσουν και στο παράθυρο επιλογών επιλέγουµε OK. Για να βάλουµε διαστάσεις στις όψεις πατάω επάνω στο DRAWING VIEWS PANEL και επιλέγω το DRAWING ANNOTATION PANEL. Στη συνέχεια χρησιµοποιώντας την εντολή GENERAL DIMENSION βάζω τις διαστάσεις που επιθυµούµε. Οι διαστάσεις µπαίνουν απλά δείχνοντας µε αριστερό κλίκ στο ποντίκι την ακµή (τον κύκλο, το τόξο, την ευθεία γραµµή κτλ) και τραβώντας το ποντίκι µακριά από την ακµή. Αν θέλουµε να βάλουµε διάσταση ανάµεσα σε δύο ακµές, δείχνουµε τη µία πλευρά, στη συνέχεια την άλλη και τραβάµε το ποντίκι µακριά προς την κατεύθυνση που θέλουµε να µπει η διάσταση φωτογραφία 20 Φωτογραφία 20: Τοποθέτηση των διαστάσεων
Αφού ολοκληρώσουµε την παρουσίαση του σχεδίου µας το αποθηκεύουµε µε την ίδια διαδικασία όπως και προηγουµένως (FILE SAVE). Καλό είναι το αρχείο να σωθεί µε το ίδιο όνοµα του αντικειµένου. Στην περίπτωση αυτή, σηµειώνεται ότι, τα δύο αρχεία, δηλαδή του αντικειµένου και του αντίστοιχου σχεδίου θα έχουν κοινό όνοµα αλλά θα έχουν διαφορετικά extensions (ipt και idw, αντιστοίχως). Επιµέλεια εργασίας: Πιρπιρής Αθανάσιος