Erilaiset mallinnustekniikat

Huima ero

Molemmilla tavoilla voidaan saada aikaan ulkoisesti täysin saman näköinen malli, työpiirustus sekä osaluettelo, mutta niiden muokattavuudessa ja hallinnassa voi olla huima ero. Eri mittaisten asiakasvarianttien tekeminen perusmallista voi olla joko tuntien tai minuuttien työ. Jokaisessa yrityksessä olisi hyvä sopia yhdenmukaiset mallinnustavat, jotta mallin käsittely olisi kaikille ymmärrettävää ja samaan tekniikkaan perustuvaa.

Bottom Up

- Milloin: Kun halutaan käyttää vakio-osia erilaisten lopputuotteiden valmistamiseen.

- Miten: Osat tuodaan valmiina kokoonpanoon ja paikoitetaan, osat ovat täysin määrättyjä ja vakioituja.

- Kokoonpanossa määrätään osien väliset ehdot ja sijainnit.

Hyviä puolia:

• Mallin kokoamisen voi aloittaa samantien, joten valmista syntyy nopeasti.
• Tulee käytetyksi varastossa olevia osia, varaston arvo ja nimikkeistö pysyy kurissa.

Huonoja puolia:

• Osien poistaminen, vaihtaminen tai muokkaaminen aiheuttaa useimmiten ehtojen uudelleenmäärityksen tarpeen.
• Kokoonpanoon tulee paljon ehtoja ja syy-seuraussuhteiden selvittämien voi olla työlästä kun yksittäisiä osia on muutettu.
• Kokoonpanon päämittojen muuttaminen on hidasta, koska jokainen osa pitää muuttaa erikseen vastaamaan uusia mittoja.

Top Down

Design for Assembly, ”suunnittelua kokoonpanon ehdoilla”

- Milloin: Kun halutaan suunnitella täysin uusia konstruktioita välittämättä siitä, mitä komponentteja mahdollisesti jo on olemassa, tai kun osien muoto ei ole yksikäsitteinen, vaan se riippuu kokoonpanon muiden osien muodosta. Tai kun haluat hahmotella jotain uutta haluamatta vielä miettiä, minkälaisista osista se tullaan kokoamaan.

- Miten: Osat mallinnetaan kokoonpanossa, ja ne muovautuvat ja paikoittuvat kokoonpanon ohjaavien osien mukaan. Kokoonpanon ohjaavissa osissa määrätään osien väliset ehdot

Hyviä puolia:

• Ehtoja on kokoonpanotasolla vähän tai ei ollenkaan, iso osa ehdoista on 2d- luonnoksissa, missä niitä on helppoa hallita.
• Osien poistaminen, vaihtaminen tai muokkaaminen ei yleensä aiheuta kokoonpanossa osien hallitsematonta siirtyilyä.
• Kokoonpanon päämittojen muuttaminen muuttaa tarvittaessa kaikki osat kerralla oikean mittaisiksi, joten mittamuutokset tapahtuvat hetkessä.
• Tämä tekniikka mahdollistaa todella suurten kokoonpanojen helpon hallinnan, koska yksityiskohtien määrä lisääntyy tuotehierarkiassa alaspäin mennessä. Toisin sanoen kokoonpanon päätasolla ei ole pikkudetaljeja, vaan ainoastaan päämittoja ja –piirteitä.

Huonoja puolia:

• Alkutyötä ja miettimistä voi olla paljon, ennenkuin näkyvää mallia alkaa syntyä.
• Erilaisten osien (ja nimikkeiden) lukumäärä kasvaa, koska eri mittaisia malleja ei voi tuottaa vakiomittaisilla osilla. Varioituvissa asiakastoimituksissa tämä ei haittaa, mutta vakiotuotteiden kanssa toimittaessa varastoon voi syntyä turhia uusia nimikkeitä.

Erilaisia suunnittelutapauksia

Alla on esitelty erilaisia konstruktioita ja niiden mallintamiseen liittyviä yksityiskohtia. Koska "Bottom Up"- tekniikka on samanlaista, käytettiinpä sitä missä tahansa, ei sitä ole esimerkeissä kuvattu. Kaikki tapaukset on siis käsitelty "Top Down"- filosofian mukaisesti.

Profiilirakenteet

Profiilirakenteet kannattaa aina rakentaa siten, että kokoonpanoon mallinnetaan ensin jigi- (tai skeleton-) osa, joka useimmiten koostuu ohjauskäyristä. Tätä ei kerätä osaluetteloon eikä esitetä piirustuksissa, mutta se helpottaa profiilien sijoittamista kokoonpanossa. Lopputuloksena kokoonpanon päätasolla ei ole ehtoja, koska profiilit  seuraavat jigin viivoja. Kokoonpanon mittamuutokset tapahtuvat nopeasti muuttamalla jigiosan mittoja, palaamalla kokoonpanoon ja lopuksi käyttämällä toimintoa "Ratkaise".

Kuva 1: Profiilikokoonpano, jossa vain jigiosa näkyvissä. Tässä jigi koostuu luonnoksista, joita on paikoitettu toisiinsa sekä perustasoihin. Sinänsä jigi voi olla millainen osa tahansa ja sisältää myös tilavuusgeometriaa.

Kuva 2: Sama kokoonpano, kaikki osat näkyvissä

Kuva 3: Kun viet kohdistimen viivan päälle lisätessäsi profiilia sen poikkileikkaus sijoittuu viivalle. Profiilin sijoituskohtaa voit säätää geometriaikkunan vasemmalla puolella olevasta valikosta.

Oletuksena profiilit ovat paikallisia osia, joista osaluetteloon tulee mm. profiilin tunnus ja pituus. Jos määrämittaan katkottuja profiiliosia valmistetaan varastoon, tallenna profiiliosa uudeksi dokumentiksi (valitse osa - hiiren oikealla "Tallenna uudeksi"). Tällainen osa seuraa edelleen jigiä, mutta siitä on nyt oma nimikkeensä, mallinsa ja mahdollinen työpiirustuksensa.

Katso videolta, miten profiilirakenteita mallinnetaan:

Omia profiileita voit tehdä joko luonnostelemalla itse poikkileikkausmuoto, tai tuoda geometrian vaikkapa DWG-tiedostosta.

Kotelomaiset levyrakenteet

Tässäkin kannattaa aloittaa jigillä, joka kotelomaisissa rakenteissa voi olla tilavuusmalli. Näin rakenteen kuori saadaan helposti kopioimalla pintoja omiksi osikseen ja täydentämällä niitä sitten piirteillä. Osat sopivat aina toisiinsa ja kokoonpanon päämittoja muuttamalla (jigiosan muokkauksella) saadaan "Ratkaise"- toiminnolla osat päivittymään oikean mittaisiksi.

Kuva 1: Tällainen rakenne halutaan suunnitella. Koteloon tulee sivulevyt, joiden läpivientien on oltava samassa kohdassa ja saman kokoisina kokoonpanon molemmin puolin. Yläkuoreen on tehtävä huoltoreikä ja sen ympärille reikäsarja laipan kiinnitystä varten.

Suunnittelu aloitetaan mallintamalla jigiosa.

Kuva 2: Jigiosa, joka on tilavuusmalli. Sivun reiät on pursotettu koko osan läpi ja yläreikä on tehty 12 mm syväksi. Tosin syvyydellä ei tässä ole merkitystä, kunhan yläpintaan tulee luonnoksen mukainen muoto.

Kuva 3: Esimerkki jigiosan luonnoksista.

Itse levyosat mallinnetaan helposti perustamalla uusi osa, valitsemalla hiiren oikealla "Kopioi pintoja" ja pinnan valinnan jälkeen antamalla levynpaksuudet ja offsetin suunnat. Jos halutaan tehdä suoraan levyosa, jossa on taivutuksia, voidaan pyöristyksiä lisätä jigiosaan ja pinnan kopiointivaiheessa valita tangentiaalisuusoptio.

Kuva 4: Uusi osa, jonka ensimmäisen piirteenä pintojen kopiointi jigiosasta. Tangentiaalisuushakutoiminto geometria- alueen vasemmassa yläkulmassa.

Kuva 5: Levyosan syntyminen jigiosan perusteella. "Tilavuusmalliksi" on valittava ensimmäisessä keskusteluikkunassa, jälkimmäisessä annetaan levyn paksuus sekä offsetin suunta. Muita piirteitä voi sitten levyosiin tehdä tarpeen mukaan, kuten esimerkin sivulaipat ja niihin kiinnitysreiät.

Jos ja kun kokoonpanon mittoja halutaan muuttaa, siihen on kaksi tapaa:

a. otetaan jigiosa muokattavaksi ja palataan kokoonpanoon, lopuksi toiminto "Ratkaise" päivittää osat toisiinsa sopiviksi.

b. jos jigiosaan on annettu piirteiden mitoille kaavoja, voidaan kokoonpano muuttaa helposti mittataulukon avulla.

Kuva 6: Jigiosa, jossa piirteiden mitoille on annettu kaavoja.

Kuva 7: Tiivistetty mittataulukko

Kuva 8: Muutettiin kotelon pohjan pituus (mitta L) 725:stä 850:ksi. Osat muuttuivat automaattisesti. Huomaa myös, että tässä kokoonpanossa ei ole yhtään ehtoa, vaan kaikkien osien paikoitus seuraa jigiosan muotoa. Kaikki osat ovat myöskin kiinnitettyjä.

Huom: Jos käytössä on Flow-yhteys, jigiosa ei tule massanlaskentaan eikä osaluetteloon. Jos Flow-yhteyttä ei ole, on määritettävä jigiosalle, että sitä ei kerätä osaluetteloon ja massanlaskennassa sen massana käytetään nollaa.

Kuva 9: Jigiosan ominaisuuksia

Huomaa, että Ratkaise-toiminnolla osat päivittyvät aina vanhojen päälle, jos niitä ei ole kirjoitussuojattu. Flow-käytössä hyväksytyille malleille ei mittojen muuttaminen ole mahdollista, vaan ne on ensin revisioitava.

Säiliöt ja yhteet

Tämäntyyppiset rakenteet kannattaa tehdä siten, että jigiosassa on tilavuusgeometria, joka kuvaa säiliön pintaa. Tilavuusgeometrian lisäksi jigiin tehdään ohjauskäyrillä yhteiden ja luukkujen tms. sijoitukset, jotka vapaasti pallo-, kartio- tai lieriöpintoihin paikoitettuina olisivat vaikeita hallita. Useimmiten paikoitukset voidaan hoitaa jigiin tehdyillä tasoluonnoiksilla, joissa ehtojen hallinta on helppoa.

Jigistä tulee melkoinen "joulukuusi" eri suuntaisine yhteineen ja mahdollisine tukirakenteineen, mutta sen avulla onkin sitten helppo jatkaa.

Kuva 1: Tällaista suunnitellaan

Kuva 2: Ja tästä se alkaa, tässä jigiosa muokkaustilassa, muut osat piilotettu.

Kuva 3: Säiliön perusmuoto ja muutaman yhteen korkeusasema (mitat 400 ja 700).

Kuva 4: 700 korkeudella olevien yhteiden sijainti toisiinsa nähden. Jokainen yhde on sitten pursotettu tekemällä luonnos kunkin viivan päähän ja pursottamalla ympyrämuoto säiliön jigin runkopintaan.

Kuva 5: Säiliön jalkarakenteen luonnoksia. Näistä on tehty polaarinen sarja.

Säiliön osat tehdään samalla tekniikalla kuin kotelomaisissa levyrakenteissa, ts. tehdään uusi osa, kopioidaan siihen jigistä pinta tai pintoja ja offsetoidaan niistä levyosa. Jalkarakenne taas tehdään vetämällä profiiliosia ohjauskäyriä pitkin.

Koska jigiosa on tilavuusmalli, saat siitä massanlaskentatoiminnolla helposti myös tilavuuden lasketuksi. Tilavuushan on usein säiliöille oleellinen suunnittelukriteeri.

Osamallinnus

Osien mallinnuksessakin voi käyttää jigiä. Seuraavassa esimerkissä pitää suunnitella kiinnitysosa, jonka mitat on piirretty ohjauskäyrinä jigiosaan. Tämä voi antaa mahdollisuuden suunnitella itse osa tehtäväksi joko levystä särmäämällä, levyistä hitsaamalla tai muovista tms. valamalla. Esimerkkimalli on tehty kokoonpanona, jossa eri ilmiasulla on kuvattu eri tavalla valmistetut mutta toiminnallisuudeltaan samanlaiset kiinnityskomponentit.

Jigin voi tehdä myös suoraan osamalliin, johon piirteinä sitten tehdään mallin valmistettava muoto. Vaikka osamalli vaihdettaisiin valetusta särmätyksi levyosaksi, kokoonpanossa osa pysyy paikoillaan, jos paikoitukset kokoonpanossa on tehty jigin piirteillä.

Kuva 1: Osajigi, jossa toiminnalliset mitat sekä reikien keskiviivat

Kuva 2: Jigin mittojen perusteella tehty ohutlevyosa

Kuva 3: Jigin mittojen mukaan tehty hitsattu levykokoonpano

Kuva 4: Jigin mittojen mukaan tehty valettu kiinnityskomponentti.