Tvorba sestav a jejich modifikace

Vytváření sestav patří k základním úlohám konstruktérské práce v CAD aplikacích. Především v oblasti 3D navrhování patří tvorba sestav svou koncepcí k poměrně zásadním novinkám, které se výrazně odlišují od běžných postupů 2D navrhování. Tato koncepce je ze své podstaty jiná a může způsobit v realizaci projektu nejeden problém. Dnešní článek je věnován jednoduchému souhrnu všech základních pravidel, která je nutné dodržet při tvorbě sestav. Jejich nedodržení v praxi znamená vždy problém a zbytečný vznik ztrátových časů.

Problém první – udělejme si pořádek

Z podstaty činnosti modulu pro zpracování sestav, případně svařovaných sestav v Autodesk Inventoru je základním požadavkem úspěchu pro tvorbu sestavy vždy správné rozložení součástí projektu, jednotlivých podsestav a sestav. U jednodušších sestav vystačíme ve většině případů s jedním adresářem na serveru, pro složitější projekt je vždy nutné vytvořit strukturu úložiště projektu. Je nutné vždy pamatovat na to, že jakákoliv změna v tomto bodu je velmi složitá a problematická. Proto je nutné úvodnímu sjednocení rozložení modelované sestavy věnovat výraznou pozornost.

Ve většině případů je vhodné vyjít vždy z rozložení sestavy na podsestavy řešené v užších kooperujících týmech vývojářů. Je otázkou volby, jestli bude mít každý z těchto úseků samostatné úložiště pro normalizované součásti, či nikoliv.

Velkou pozornost je nutné věnovat také pojmenovávání součástí a jednotlivých revizí. V tomto směru doporučuji vyjít vždy ze zásady principu času, který popisuje vytvořenou součást na základě data pořízení. Takto vytvořená součást se pak vyhledává snadno navíc pomocí základních filtrovacích nástrojů operačního systému a nepotřebujete žádný speciální software.

  Pro zdárné složení sestavy potřebujeme správně očíslované součásti

Název součásti může být například ve tvaru: XXX_2008_12_01_REV01.IPT, kde XXX je číslo skupiny realizované součásti, údaje data upřesňují specifikaci data pořízení součásti s doplněním revize dokumentu a IPT je přípona souboru součásti v Autodesk Inventoru. Výhodou Autodesk Inventoru je rozdílné označení souboru sestavy a součásti, nemusíme tedy příliš detailně rozlišovat jejich definice. Vyvarujte se pojmenování součástí jakýmkoliv názvem, případně zkratkami na základě jejich funkčnosti. V první řadě nikdy nenajdete dostatek termínů pro detailní pojmenování součástí a v druhé řadě se v nich stejně nikdo v mezinárodní spolupráci nevyzná.

Problém druhý – přesné součásti s definiční topologií

Základem jakékoliv kvalitně postavené sestavy v 3D modelovacích aplikacích jsou přesně vytvořené součásti. Přesně provedené díly s kvalitně provedenou geometrií jsou vždy předpokladem bezproblémové montáže sestav. Otázka plné nebo částečné parametrizace modelu je v této fázi poměrně složitá. Nelze jednoznačně říct, kterého postupu se držet. Pokud se bude jednat o základní strojírenské součásti (hřídele, příruby, konzoly apod.), nebude plná parametrizace součásti problém. Pokud se ovšem bude jednat o složitější a tvarově náročnější součást, bude zajištění dostatků rozměrů a vazeb již výrazně složitější. Z předpokladu tvorby sestav lze tedy definovat vůči těmto požadavkům pouze to, že musí být parametricky určeny všechny navazující rozměry a tolerance.

 Kvalitně provedená součást s přesnou geometrií a topologií modelu

Autodesk Inventor možnost definice geometrie součástí navíc rozšiřuje o možnost vzájemného ovlivnění geometrie modelu součásti pomocí adaptivního modelování. To je ale vhodné spíš pro rozsáhlejší primární navrhování koncepce výrobku, než pro realizaci týmové práce. Proto doporučuji povolit adaptivní ovlivnění geometrie součástí zásadně pouze na úrovni skupin, nikdy na úrovni celých sestav.

Z hlediska týmové práce na projektu v Autodesk Inventoru je vhodné současně zvážit a dohodnout se na sjednocení metodiky tvorby topologie modelu. Tento problém byl již na stránkách Autodesk Clubu popsán a je základem „srozumitelné“ součásti a sestavy, která není v týmové spolupráci zdrojem zbytečných nejasností a problémů.

Problém třetí – zvolte správně referenční základny

Stavění každé sestavy by mělo mít svá přesně definovaná pravidla. Již v počátku tvorby sestavy můžeme udělat chybu, která je dána špatně zvolenou základní referencí součásti v sestavě. Pouze ojediněle v praxi například vidíte určitý předpis jak volit referenční geometrii součásti v sestavě. Ta by měla vždy vycházet ze skutečné funkčnosti sestavy a vzájemných vazeb podsestav a funkčních uzlů.

  Stanovení referencí není složité, ale je velmi strategické

Je ovšem zřejmé, že pokud takováto pravidla a interní dohodu neučiníme vzniká v řadě sestav opravdu „vazební chaos“, který výrazně komplikuje modifikace sestav a případné náhrady jednotlivých součásti v sestavě. Při modifikacích navíc dochází k zacyklení vazeb, případně k totálnímu rozpadu topologie modelu.

Problém čtvrtý – preferujte vazby na úrovni ploch

Autodesk Inventor stejně jako jiné modeláře pro tvorbu sestav ze součástí v externích referencích (geometrie součásti leží v samostatném souboru), umožňuje definici vazeb součástí na třech základních úrovních. První a současně nejpoužívanější metodou je přiřazení 3D vazby součásti na úrovni ploch. Tato metoda je nejen nejsnadnější, ale současně má nejvyšší účinnost na snížení počtu stupňů volnosti součásti v sestavě. Z tohoto pohledu také dává v topologii modelu sestavy nejpřehlednější a nejjednodušší strukturu.

  Preferujte vždy definici vazeb na úrovni ploch

Možnosti vázání součástí na lineární segmenty úseček, os, případně dokonce na bodové prvky používejte vždy opravdu jako poslední záchranu. Nevýhodou těchto postupů je nejen jejich nenázornost a špatné dohledávání, ale také generování složitých struktur vazeb v objektovém stromu sestavy.

Problém pátý – nenechávejte součásti volně plavat v prostoru

Poloha všech součásti v sestavě musí být vždy přesně určena. Na sestavy již nelze aplikovat podobná diskutabilní pravidla jako například u součástí v případě částečné a plné parametrizace. Sestava musí být vždy plně zavazena, aby její transformací nedocházelo k rozpadům součástí a jejich volnému „poletování“ v prostoru.

  Pozor na volně poletující součásti

Každý z těchto problémů může způsobit konstruktérů bezesné noci editací a oprav. Součásti musí být vždy plně svázány se svými nadřazenými konstrukčními uzly a referencemi. Jedině tak zaručíte bezproblémovou práci se sestavou, její modifikace, případně kinematické analýzy. Při skládání sestavy je vhodné mít vždy zapnutu analýzu stupňů volnosti součásti v sestavě.

Problém šestý – normalizované součásti

Normalizované součásti jsou často zdrojem problémů především z pohledu jejich nedostupnosti. Autodesk Inventor generuje primárně normalizované součásti v adresáři uživatele. Z tohoto důvodu vždy správně definujte rozložení projektu a jednotlivých součástí ve struktuře složek na disku serveru, případně pracovní stanic (nepoužívat ukládání na stanici). Jedině tak se vyhnete nepříjemným situacím, kdy je projekt přenesen na jiné pracoviště, případně k zákazníkovi a schází normalizované součásti.

  Součástí většiny sestav ve strojírenství jsou normalizované dílce

Z tohoto důvodu nepovažuji za příliš vhodné používat normalizované součásti jako vazební reference. Jejich případným nedoručením může dojít k totálnímu rozpadu sestavy.

Problém sedmý – oborové kalkulátory a generátory

Stále větší integrace CAE nástrojů do Autodesk Inventoru poskytuje uživatelům možnosti akcelerace tvorby součástí. Tyto nové metody sebou také přináší samozřejmě nové problémy, které nejsou v současné době ještě z metodického hlediska příliš odladěny. Proto si hromadné nasazení těchto nástrojů v praxi vyžádá ještě určitý čas.

  Generované součásti s výrazným podílem CAE

Diskuse spočívají především v určité ztrátě přehledu nad topologií generované součásti. Jedná se samozřejmě o věc názoru, ale doporučuji vždy než začnete generovanou součást při práci používat alespoň minimálně nastudovat její geometrii a zvolit správně vazební reference. Nespornou výhodou Autodesk Inventoru je to, že dává k dispozici i u generovaných součástí plný a standardně rozložený objektový strom, který v případě dodaných generátorů součástí Autodeskem v Design Akceleratoru využívá vždy pouze běžně dostupných funkčností a příkazů Autodesk Inventoru.