Download Report

CAD/CAM-SKOLAN 2005
Konstruktionsmetoder för plastdesign DEL 2
I den första artikeln tog vi upp några exempel på grundläggande tekniker för 3D-modellering. Den här gången
går vi ett steg till, utan att det blir mindre realistiskt.
Typiska plastmodeller kräver en blandning av enkla och
mer komplexa metoder. Detta gäller speciellt konsumentprodukter och
andra användningar där produktdesign spelar en allt viktigare roll.
NÄR DESIGN
ÄR VIKTIGT
■ Även den här gången använder vi
undervattensfarkosten Sea-Doo för
de praktiska exemplen. Turen har
kommit till de utvändiga delarna,
som alla har en jämn tjocklek.
Figur 1: Handtag
34
De yttre komponenterna är skapade
på ett speciellt sätt den här gången:
Den utvändiga formen är skapad i
ett enda stycke, vilket sedan är uppdelat. Skiljelinjerna mellan varje
plastdel är definierade i den här
moderkomponenten. Till exempel
så måste handtagen delas, både för
att hysa elektriska brytare och för
att man vill spara material. Utformningen av handtagen är också huvudtema i den här artikeln.
Figur 1 visar den slutliga formen
på handtagen, som de sitter på
huvuddelen. Vi ska se mer på hur en
sådan detalj kan utformas.
SKISSER
Vi går in i modellen i ett stadium
innan handtaget har påbörjats.
Andra detaljer som huvudkropp och
styrfenor är redan på plats, men allt
är fortfarande massivt. De tunna väggarna ordnar vi först efter det att vårt
handtag är färdigt.
Flera olika tekniker kan vara aktuella för att forma handtaget, men vi
presenterar inte här någon analys av
hur lämpliga de olika metoderna är.
Vi har valt att starta med en sweep
följt av en deformation. Sweep
ingår i alla 3D CAD-system, och
består enkelt uttryckt av en eller flera konturer som förs längs en bana.
Det går också att ändra tvärsnitt
under tiden genom att använda så
kallade styrkurvor. Metoden har
otaliga användningsområden, allt
från sladdar, rör och slangar till
mycket komplicerade ytmodeller.
Utgångspunkten visas i figur
2, där det finns två skisser; ett
ellipsformat tvärsnitt och en bana
i U-form. De två skisserna har en
kombination av målsättning och
andra relationer för att ge önskad
form och korrekt förhållande till
omgivningen.
En god regel är att hålla målsättningen på ett minimum och
att hellre konstruera sig fram. Det
är mycket viktigt att tänka på att
modellen kan ändras under tiden,
så allt vi bygger måste fungera även
i framtiden.
SWEEP
Eftersom en sweep kan användas
för att skapa avancerade former,
kommer själva funktionen att
kunna ha en del parametrar i 3Dsystemet. Det enda man då behöver
göra är att låta ellipsen följa banan
på enklast möjliga sätt. Lägg märke
till förhandsvisningen i figur 3, där
zebraränder kan visa kontinuitet
och tangensförhållande. Sammanhängande ränder i övergången mellan två ytor betyder full ytkontinu-
▲
Figur 2: Skisser
HANDTAG
PLASTFORUM Nr 3 2005
CAD/CAM-SKOLAN 2005
▲
itet, medan sammanhängande
böjda ränder betyder tangensövergång. Om ränderna inte möts betyder det att vi har en skarp övergång,
till exempel två räta ytor som möts
längs en kant.
DEFORMATION
Figur 3: Sweep
När handtaget har lagts till behöver
vi justera det för att göra greppet
mer behagligt och ergonomiskt.
Gripytan måste böjas lätt framåt.
De många programmen på marknaden varierar mycket när det gäller
möjligheterna för mer eller mindre
fri deformation. Det kommer också
att finnas olika behov. Ibland kan
man vilja ta tag direkt i en yta och
dra i den, eller kanske sträcka ut
modellen som ett gummiband.
Figur 4 illustrerar vårt verktyg för
att göra en vridning. Man kan välja
att använda talvärden eller grafisk
approximering, och det sistnämnda
är att föredra. Anledningen till att
det under alla omständigheter läggs
till parametrar, är naturligtvis att
den här operationen senare måste
kunna ändras.
UTSTANSAD MODELL
När handgreppet har fått en optimal form kan man göra en kopia till
den motsatta sidan och ”gröpa ur”
modellen. Ett tvärsnitt av ytterskalet med 2 mm väggtjocklek visas i
figur 5. En sådan bild är ett bra inspektionsverktyg eftersom man kan
dra snittytan fram och tillbaka eller
rotera den.
Figur 4: Deformation
LÅS
Figur 5: Utstansad modell
Figur 7: Avtryck
36
Handtaget formades när modellen var massiv, men man kan ofta
behöva bygga vidare på en del med
tunna väggar. Nu ska vi visa ett exempel på en extra nyttig funktion
för plastkomponenter, nämligen
möjligheten att göra ett hålrum eller ett avtryck samtidigt som materialtjockleken behålls.
Det främre locket hålls på plats
av två kraftiga låshakar, en syns i
bilden av den färdiga Sea-Doo. Vi
har skapat två versioner av låset; en
komplett och en förenklad version.
Den enkla varianten har samma
dimensioner utvändigt, men inte
de materialbesparande detaljerna
till det slutliga låset. Figur 6 visar
båda varianterna och tanken är att
ett hålrum motsvarande låshaken
till höger kommer att rymma den
färdiga versionen till vänster.
Som bekant kan mycket hända
i en utvecklingsfas, så flexibilitet
prioriteras högt. Därför kommer vi
Figur 6: Lås
Figur 8: Färdigt avtryck
alltid att skapa komponenter i en
och samma modell där vi kan hoppa
mellan de olika varianterna. Vid
dimensionsändringar och liknande
kommer då alla att automatiskt
uppdateras. Ett annat argument är
att det då blir mindre att hålla reda
på för konstruktören.
AVTRYCK
Först måste låshaken placeras rätt
i förhållande till var skalet ska delas, och dras in i materialet. I den
här positionen, där de två delarna
naturligtvis överlappar varandra,
startas funktionen för att skapa ett
avtryck.
I det här fallet kommer vi att få
ett hålrum, men avtrycket skulle
också kunna ha gjort att skrovet
blev deformerat. Vi behöver också
lite spelrum så att låset inte fastnar,
och materialtjockleken på 2 mm
behålls också här. Om det behövs
kan materialtjockleken runt hålrummet vara större för ökad styrka.
Förhandsvisning är alltid bra, se
figur 7.
FÄRDIGT AVTRYCK
När det förenklade låset har använts
för att forma sätet sätter vi in den
färdiga versionen. Resultatet efter
delning av skalet ser vi i figur 8.
Syftet med den här artikeln har
varit att visa några av de hjälpmedel
ett modernt 3D CAD-program kan
erbjuda när det gäller plastdesign.
Det finns många fler och i nästa
artikel kommer vi bland annat
att introducera metoder för att
analysera i hur stor utsträckning
komponenterna är lämpade för
produktion.
I nästa nummer:
Producerbarhet, del 3 av 9
PLASTFORUM Nr 3 2005