Hledáme zajímavé projekty – klasika v novém kabátě

Dnešní článek věnujeme jedné z klasik, řešených na našich odborných školách. Jedná se o návrh zubového čerpadla, které je snad čtyřicet let tradičním nápadem kopírovaným generacemi. My se pokusíme na konstrukčním řešení této úlohy demonstrovat zcela nové postupy a možnosti, které sebou přináší parametrické a adaptivní navrhování. Nebudu záměrně zasahovat do nejnovějších funkčností, kterou je například využití funkčního designu. Tyto postupy si ponecháme na některý z dalších projektů. Předem bych rád zdůraznil, že tato úloha již předpokládá u řešitelů perfektní znalosti postupů parametrického, případněadaptivního modelování a s tím spojenou znalost obsluhy příslušného aplikačního vybavení.

Návrh zubového čerpadla je velmi oblíbenou úlohou, která v sobě spojuje tradiční postupy řešení technických projektů s následnou tvorbou výkresové dokumentace. Součástí návrhu je také několik základních výpočtů, které jsou východiskem pro definici rozměrových charakteristik čerpadla. Tyto koncepty mohou být samozřejmě dnes kompletně připraveny v elektronické podobě pomocí tabulkového editoru a textového procesoru. Prakticky lze pro řešení tohoto příkladu připravit šablonu i když samozřejmě doporučuji všechny potřebné vzorce se studenty teoreticky probrat. Prověření mechanických vlastností a zatížení například pomocí FEM technologií, nebudu v tomto příkladu ještě uvádět.

Řešení mechaniky zubového čerpadla

Vlastní řešení návrhu zubového čerpadla se odvíjí od konceptu dvou oběžných kol se sacím a výtlačným kanálem hydraulické částí. Toto „srdce“ zubového čerpadla je možné navrhnout již ve fázi prvotního návrhu variantně. Jednotlivé varianty analyzovat a vybrat tu nejvhodnější konstrukci. Hlediskem variability může být například uložení vlastních oběžných částí čerpadla, případně referenční a upínací rozměry.

Výrazné akcelerace tvorby návrhu dosáhneme v parametrických a adaptivních modelářích využitím šablon vzorových konstrukčních prvků. Tyto jsou k dispozici v celé řadě aplikací, Autodesk Inventor nevyjímaje. Vytvoření například drážky pro pero je pak mnohem efektivnější. Tyto prvky jsou nazvány v Autodesk Inventoru jako iPrvky.

Využití databáze konstrukčních prvků

Autodesk Inventor patří svou koncepcí v řadě oblastí mezi revoluční aplikace. Výhody adaptivního modelování při variantním návrhu sestav ve spojení s rozsáhlou databází normalizovaných dílů, která je neustále rozšiřována o tisíce součástí jsou nesporné. V řadě případů je dokonce rozhodnutí o správné volbě velikosti normálie výrazně ulehčeno algoritmizací.

Jeden z příkladů můžete vidět na následujícím obrázku, kdy se velikost ložiskového pouzdra automaticky přizpůsobuje velikosti hřídele, případně díry. Tyto urychlené postupy nám mohou připadat na takto jednoduché úloze jako triviální. V případě rozsáhlejších projektů se již ovšem může jednat o hodiny ušetřeného času. Jsme ušetřeni pracného listování v tabulkách a normách příslušných normálií.

Dynamické generování rozměrů součástí

Výraznou výhodou současných aplikací je jejich úzká integrace do internetových projektů firem a společností vyrábějících normalizované, případně zákaznické součásti. Díly, které nenajdete v dodávané databázi s aktuální verzí aplikace, můžete najít například v technických internetových databázích modelů http://contentwarehouse.part-solutions.com/PARTcommunity/Portal/autodesk

S nutností mezinárodní kooperace a často roztroušené výrobě doslova po celém světě je toto řešení prakticky jedinou možností rychlé optimalizace konstrukce v závislosti na změnách dodávky komponent.

Tyto vazby dopadají až na úroveň komplexních PLM systémů, které budou mít v budoucnu zcela zásadní dopad i na tak zdánlivě netechnické oblasti, jakými je například marketing a public relations. Poměrně, dříve složitě řešitelné dotazy obchodního oddělení na změnu alternativy dodávaného dílu, tak mohou být pomocí jeho rychlé záměny v prvotním návrhu snadno ošetřeny.

Databáze normalizovaných dílů

Technologie parametrického a adaptivního modelování definuje uživateli zcela nový koncepční pohled na řešený problém. Navržené jádro zubového čerpadla může být podle požadavků „obaleno“ v prostoru definovaným tělem. Při jeho tvorbě můžeme ihned reagovat na rozměrové vazby ve výrobním zařízení, případně na zákaznické modifikace. Uplatnění všech technických a technologických zásad, například pro budoucí výrobu těla čerpadla tlakovým litím je samozřejmostí. Při sestavování bloku čerpadla jsou ihned k dispozici všudypřítomné normalizované díly a konstrukční prvky.

Vkládání normálií do pole

Při vlastním řešení sestavy čerpadla doporučuji používat zásadně praktické a sjednocené postupy. Výuka se tak přibližuje více reálné praxi, kdy je projekt prakticky vždy řešen na základu interních zásad a týmové spolupráce. Této problematice je věnován například tento seriál:

http://www.designtech.cz/c/plm/tymove-reseni-projektu-1-dil.htm

Je dobré vždy zdůraznit, že i 3D postupy i když jsou poměrně volné a kreativní. Musí mít své jisté postupy a metodiku řešení projektu, která je provázána úzce se zvyklostmi řešitelského týmu a kooperací subdodavatelů.

Podsestava s přiřazenými vlastnostmi

Koncepce řešení zubového čerpadla poskytuje pro řešení širokou variabilitu. Může být využit jak pro nácvik modelovacích technik, tak jako samostatně řešený projekt s výrazným podílem mezipředmětových vztahů. Řadu součástí zubového čerpadla lze navíc převzít do CAM aplikací a využít pro návrh technologických operací obrábění.

Finální sestava zubového čerpadla

Součástí projektu by měla být vždy do jisté míry tvorba výkresové dokumentace odpovídající standardům a normám. Jedná se, až na výjimky, prakticky vždy o stěžejní výstup technického projektu. Rád bych zdůraznil, že provedení výkresové dokumentace z existujících modelů vždy odpovídá reálnému tvaru součásti. Není tedy možné aplikovat nestandardní postupy, například různé typy pootočených pohledů v rovině řezu. Výkresová dokumentace vytvářená na základě 3D modelu má často více pohledů a řezů, než je tomu u klasické dokumentace vytvářené v AutoCADu. Odměnou je ovšem 100% asociativita modelu s pohledy a řezy, snadná modifikace a generování zobrazení a možnost využití zcela nových, reálných zobrazení řešené součásti.

Nepodceňujte i v době 3D výkresovou dokumentaci