TechnologiaiAutomatyzacjaMontażu4/2012

25

PROCES MONTAŻU WSPOMAGANY KOMPUTEROWO W SYSTEMIE AUTODESK INVENTOR

Witold PAWŁOWSKI, Daniel MOSION

Współczesnesystemykomputerowegowspomaganiaprojektowania (CAD)sąwyposażonewmodułyprogra-mowe służące do opracowywania projektu na różnychetapachjegozaawansowania[2].Wśródnichmożnawy-różnićm.in.:•• moduły do modelowania bryłowego pojedynczych

częścikonstrukcyjnych,

•• modułysłużącedoskładaniaczęściwzespoły,

•• modułyanalityczne,którychzadaniemjestprzepro-wadzenieobliczeńsprawdzających,dotyczącychnp.stanunaprężeń iodkształceń,kinematykimechani-zmu podczas pracy, dynamiki strukturalnej, zagad-nieńprzepływuciepła,optymalizacjiitp.[1,4].

Zapomocą systemówCAD istniejemożliwośćprze-prowadzenia analiz związanych ze sposobem mon-tażu projektowanego urządzenia. Jedną z najbardziejistotnych z punktu widzenia montażu funkcjonalnościoprogramowaniaCAD jestmożliwość przeprowadzeniaanalizykolizjiwspółpracującychczęścizarównonaeta-pie złożenia elementów konstrukcyjnych w zespół, jaki w czasie symulacji ruchumechanizmu.Te informacjemogązostaćwykorzystanewcelumodyfikacjikonstruk-cji (kształtuczęściorazcharakteruwspółpracyelemen-tóww zespole). Efektem takiej analizy jest weryfikacjacharakteru działania urządzenia i jego zgodności z za-łożeniamiprzyjętyminapoczątkuprocesuprojektowaniaprzezkonstruktora[3].

Niemniejistotnymzagadnieniemwprocesieopraco-wywaniaprojektujestwłaściweiczytelneprzygotowanieprocesu montażu elementów składowych urządzenia. W tym celu systemyCAD zostały wyposażonew spe-cjalne moduły programowe, których zadaniem jestumożliwienieprzeprowadzeniaanalizyprocesumontażu i wizualizacja poszczególnych etapów składania me-chanizmu w działający zespół. Specjalnymoduł syste-

mu CAD umożliwia utworzenie widoku rozstrzelonegoelementów zespołu (rys. 1), określenie torówmontażu,analizę możliwości montażu, wizualizację (symulację)procesu składania części oraz generowanie widokówmontażowychdozastosowaniawpłaskiejdokumentacjitechnicznejprojektu.TakiemożliwościmamodułPrezen-tacjasystemuAutodeskInventor2012[5].

Moduł Prezentacja systemu Autodesk Inventor

PracęzmodułemPrezentacjasystemuAutodesk In-ventor należy rozpocząć po przygotowaniu projektu naetapie złożenia elementów składowych w mechanizm i przeprowadzeniu analizy działania urządzenia. Pierw-szączynnością,którąnależywykonać,jesturuchomienieniezależnegomodułuPrezentacja.OdbywasiętoprzezwybranieszablonuonazwieStandard.ipnznajdującegosięwoknieszablonówotwieranymwsystemiepodczaswywołaniapoleceniaNowy.Wtensposóbzostajeauto-matycznieuruchomionymodułPrezentacja zawierającyzestaw specjalnych narzędzi służących do przeprowa-dzenia użytkownika przez etap przygotowania procesumontażuwśrodowiskuAutodeskInventor.

Abyzdefiniowaćplikzłożenia,którymazostaćopra-cowanypodkątemprocesumontażu,należyzastosowaćnarzędzieUtwórz widok,znajdującesięwewstęgowympaskunarzędzigłównychmodułu.Wybórtegonarzędziauaktywnia okno Wybierz zespół, w którym użytkownikdefiniujeścieżkędostępudowcześniejprzygotowanegowirtualnego zespołumechanizmu.Wokniewyboru ze-społuokreślanajestrównieżmetodajegorozstrzelenia.Możliwe jestzastosowanie rozstrzeleniaautomatyczne-gooraz ręcznego.Wprzypadkuwyboruopcji rozstrze-lenia automatycznego użytkownik ma możliwość okre-śleniaodległościpomiędzyposzczególnymielementamizespołuwwidokurozstrzelonym.Decydujerównieżowi-

Rys.1.Widokmontażowyzespołuelektrowrzeciona

TiAM_4_2012.indd 25 2012-11-08 12:05:06

4/2012TechnologiaiAutomatyzacjaMontażu

26

docznościtorówmontażu(rys.2).Posprecyzowaniupa-rametrówrozstrzeleniaautomatycznego i ichakceptacjiwsystemieInventor jestautomatycznietworzonywidokrozstrzelony.Utworzeniewidokurozstrzelonegozwyko-rzystaniemopcjirozstrzeleniaautomatycznegojestmałoskomplikowane,szybkie,niewymagarównieżznajomo-ścizaawansowanychnarzędzicałegosystemu,ajedyniejegopodstaw.Mimozalettametodaczęstoniepozwalanauzyskaniewpełnizamierzonegoefektu.Niemniejjed-nakjesttonarzędzieprzydatnedoszybkiegotworzeniawidokówzespołówprostych,składającychsięzniewie-lu elementów.Warto również zaznaczyć, że utworzony wsposóbautomatycznywidokwdalszymciągumożnamodyfikować, wykorzystując do tego celu metodę roz-strzeleniaręcznego.

Metodarozstrzeleniaręcznegojestniecobardziejwy-magająca i czasochłonna.Wstawieniemodelu zespołuprzebiega podobnie jak w przypadku rozstrzelenia au-tomatycznego,ztą jednakróżnicą,żewoknieWybierz zespółwybraćnależyopcję rozstrzelenia ręcznego.Pozaimportowaniumodelumechanizmudosystemuotrzy-mujemytymrazemwidokwpostaciwpełnizmontowane-gozespołu.Wodróżnieniuodrozstrzeleniaautomatycz-negoużytkownikdecydujenietylkooodległościmiędzyposzczególnymielementami,alerównieżokierunkuichprzemieszczenia, a co za tym idzie – o kształcie torumontażowego.Tworzeniewidokurozstrzelonegorozpo-cząćnależyodwyborunarzędziaRozsuń komponenty. Kolejnymzadaniemużytkownikajestokreśleniekierunkuprzemieszczenia komponentów, któremają zostać roz-sunięte,początkutorumontażuorazwartości rozsunię-cia.Kierunekwyznaczasięprzezumieszczenieukładuwspółrzędnychnajednejześcianeklubkrawędzidetalu.Ustawionywtensposóbukładwspółrzędnychjestprzezcałyczaswidoczny,coznacznieułatwiadefiniowanieko-lejnychodcinkówtoruruchu.Następniewskazaćnależykomponenty, które mają zostać odsunięte od zespołumacierzystego oraz punkt wyznaczający początek torumontażu danego elementu lub grupy elementów. Wy-boru komponentów można dokonać zarówno w okniegraficznym, jak i za pomocą przeglądarki elementów.Przemieszczanyprzezużytkownikakursormyszkiwob-rębiewidokuzespołusprawia,żeprogramsamwyszu-kujei„podpowiada”punktycharakterystyczne,wktórychpoczątektorumógłbyzostaćulokowany.Wokniedialo-gowym Rozsunięcie komponentów istnieje możliwość

wybrania opcji dotyczącej wyświetlania toru montażu.Pozostajejużtylkoscharakteryzowaćrodzajruchu(pro-stoliniowy lub obrotowy), określić wartość przemiesz-czenia(odległośćlubkąt)orazwybraćjednązosizdefi-niowanegowcześniejukładuwspółrzędnych,względemktórejmanastąpićprzemieszczenie.Abyułatwićdefinio-wanie przemieszczeń komponentu, oś układu, wzglę-demktórejmanastąpićruch,jestgraficzniewyróżniana wstosunkudopozostałych.Opróczprostoliniowych to-rówprzemieszczeńiobrotuwokółosiistniejemożliwośćkonstruowania łamanych torówmontażu.Tworzy się jejakozbiórprostoliniowychtorówwzdłużposzczególnychosi układu. Kolejne składowe przemieszczeń określasięw oknie dialogowymRozsunięcie elementów przez wybranie osi, wzdłuż której ma nastąpić rozsunięcie,wpisanie wartości tego odsunięcia oraz zaakceptowa-niewprowadzonychdanychprzyciskiemZastosuj. Okno dialogowe cały czas pozostaje otwarte, co pozwala napłynnedefiniowaniekolejnychodcinkówskładowychtorumontażowegowopisanypowyżejsposób.

Bardzo istotną zaletą omawianego modułu prezen-tacyjnego systemuAutodesk Inventor Professional jestmożliwośćanimacjirozstrzelonychzespołówumożliwia-jącapokazywaniekolejnościiścieżkimontażuelementóww zespole. Sekwencje animacji rozstrzelenia elementów można ustawiać w odpowiedniej kolejności, odtwarzaćwsystemieInventor,aletakżerejestrowaćwpostacifil-mów.Filmystworzonenapodstawietakiejanimacjimogąbyćodtwarzanezapomocąprostych,powszechniezna-nychidostępnychprogramówmultimedialnych.Tworze-nie takiej symulacji jest możliwe dzięki narzędziu Ani-macja umieszczonemuwgłównympaskunarzędzi.Pouaktywnieniutegonarzędziasystemotwieraoknodialo-goweotakimsamymtytule.WokniewidocznesądwiepodstawowesekcjeParametry oraz Ruch.Wpierwszej z nich użytkownik decyduje, z jakimi parametrami ani-macjamabyćrealizowana.Dostępnesądwa takiepa-rametry Interwał oraz Powtórzenia.Wartość parametruInterwałokreśla liczbękroków,zktórychbędzieskładałsięruchdanegoelementu.Matobezpośredniwpływnapłynność ruchu. Natomiast opcjaPowtórzenia pozwala zdefiniowaćliczbępowtórzeńruchówwanimacji.Wsek-cji Ruchznajdująsięnatomiastikonyprzyciskówpozwa-lającenaodtwarzanieanimacji ruchuoraz jejnagrywa-nie.WoknieAnimacjadostępnesąrównieżdodatkoweopcje.PoichrozwinięciupojawiasięsekcjaSekwencja

Rys.2.Widokmontażowyzespołufiltraelektrowrzeciona(torymontażowe)

TiAM_4_2012.indd 26 2012-11-08 12:05:06

TechnologiaiAutomatyzacjaMontażu4/2012

27

animacji.Wtejsekcjiwyświetlanesąinformacjedotyczą-ce kolejności, wartości przemieszczeń poszczególnychczęścizespołów.Kolejnośćruchówwidocznajestwko-lumnieSekwencja.Abytękolejnośćzmienić,wystarczyzaznaczyćnaliściesekwencjęodpowiedzialnązadanyruchizastosowaćnarzędziePrzesuń w góręlubPrzesuń w dół.Wprzypadkuanimacjibardzoważnymzadaniemjestnie tylkoustaleniekolejności ruchówodwzorowują-cychprocesmontażu, ale równieżuwzględnieniemoż-liwości wykonania kilku ruchów jednocześnie lub teżruchówzłożonych,np.przesunięcieprostoliniowezjed-noczesnymobrotem.Takiruchmożezostaćwykorzysta-nydosymulacjinp.wkręcaniaśrubywotwórgwintowany.Do tego celumoże posłużyć dodatkowa opcjaGrupuj. Wykorzystanie tej opcji zapewniamożliwość jednocze-snejrealizacjidwóch(lubwięcej)odrębnychdotychczasruchów.Podobnie,jakwprzypadkuopcjiPrzesuń w górę lubPrzesuń w dół,wystarczyzaznaczyćwokniedialo-gowyminteresującenassekwencje iuaktywnićGrupuj. Jednoczesnyruchelementówzespołupodczasanimacjimożnatakżezapewnićprzezwybraniekilkukomponen-tówprzywykorzystaniunarzędziaRozsuń komponenty. Wówczasrównieżmożnaotrzymaćefektprzemieszcze-niakilkuczęścizespołuwjednymczasie.Wprzypadkujednak,gdytakasekwencjaruchównieodpowiadarze-czywistejkolejnościmontażu,możnawykorzystaćpole-cenie przeciwne do polecenia grupowania i rozbić tenjednoczesnyruchkilkuelementównakolejnesekwencjeruchówpojedynczychczęści.

Zastosowanie widoku montażowego w przygotowaniu płaskiej dokumentacji technicznej

W systemie Autodesk Inventor istnieje możliwośćstworzenia płaskiej dokumentacji technicznej montażuna podstawie przygotowanego widoku rozstrzelonego.Dziękitemukonstruktormożełatwoibardzoszybkoprzy-gotowaćnp.dokumentacjęmontażowązespołumecha-nicznego.Aby stworzyć taką dokumentację, wystarczyw oknie szablonówNowy plik otwieranych w systemie podczas wywołania polecenia Nowy wskazać szablonStandard.idw lub Standard.dwg. Zostaje uruchomionymoduł odpowiedzialny za tworzenie technicznej doku-mentacji płaskiej. Szeroki wybór narzędzi dostępnych w tym module pozwala na tworzenie różnego rodzaju

widokóworazichszczegółowyopis.Tesamenarzędziastandardowowykorzystywane są równieżdoopisu tra-dycyjnychwidokówzłożeńmechanizmóworazpojedyn-czychczęściskładowychzespołów.Pierwszymkrokiemwprzypadkuopracowywaniadokumentacjipłaskiej jeststworzeniewidokubazowego.Do tegocelunależywy-korzystaćnarzędzieRzut bazowy,dostępnenawstęgo-wym pasku narzędzi. System wyświetla okno dialogo-we,wktórymnależywskazaćścieżkędostępudopliku z rozszerzeniem *.ipn,atakżezdefiniowaćpodstawoweparametry tworzonego rzutu. Następnie należy okre-ślić: orientację, skalęwidoku, stylwyświetlania (rys. 3)(krawędziowy, cieniowany, zwidocznymi liniami ukryty-mi, bez linii ukrytych), a takżewidoczność torówmon-tażu,gwintu,krawędziprzenikaniaorazkrawędzistycz-nych.Poustaleniu tychwłaściwościwidokuużytkownikumieszczarzutnadostępnymarkuszu.Systemautoma-tycznieprzechodzidopoleceniaRzut.Dajetomożliwośćszybkiegoutworzeniaprostokątnegolubizometrycznegowidokunapodstawiewcześniejutworzonegowidokurzu-tugłównego.

Modułdokumentacjipłaskiejwyposażonyjestwwielenarzędzidającychmożliwośćdalszejmodyfikacjitworzo-nychwidoków,akażdyutworzonyrzutmożebyćdowol-nie zmieniany. Do podstawowych narzędzi dostępnych w systemie (zakładka Wstaw widoki) zaliczyć możnanarzędzia do tworzenia przekrojów, widoków pomocni-czych,wyrwania,widokuszczegółowego (rys.4),prze-rwaniaczywidokunakładkowego.

Inne,równieżbardzoprzydatnewkontekścietworze-nia dokumentacji montażowej, narzędzia dostępne są wzakładceOpisz.Większość z tych narzędzi, np.wy-miar,uwagiczyznakichropowatości,wykorzystywanesą przedewszystkimdoopisurysunkówwykonawczychde-tali.Zpunktuwidzeniatworzeniawidokówmontażowych(rozstrzelonych) najważniejsze są narzędzia wykorzy-stywanebezpośredniodoopisuwidokówzłożeniowych.Dopodstawowychznichzaliczyćmożnanumerowaniepozycji.Automatycznenumerowaniepozwalanajedno-czesnenumerowaniewybranychlubwszystkichelemen-tówwchodzącychwskładzespołuprzedstawianegonaopisywanymwidoku.Użycietejmetodyznacznieskracaczasopisuwidoku.Innymnarzędziempozwalającymnaznaczną oszczędność czasu oraz znaczne uproszcze-niepracyjestautomatycznetworzenielistyczęści.Listyczęściwyświetlająinformacjezachowanepodczasedycjikomponentówbryłowychzespołu(rys.5).

Rys.3.Widokkrawędziowyzespołufiltra

TiAM_4_2012.indd 27 2012-11-08 12:05:06

4/2012TechnologiaiAutomatyzacjaMontażu

28

Analiza kolizji w systemie Inventor

Bardzoprzydatnymnarzędziemdostępnymwsyste-mieInventorjestanalizakolizjimiędzyelementamiwcho-dzącymiwskładanalizowanegozespołu.NapodstawiefunkcjiAnaliza kolizjiistniejemożliwośćsprawdzeniako-lizjipomiędzykomponentamiwpodzespołach,wokreślo-nejgrupiekomponentówlubpomiędzygrupamikompo-nentów.Wykryciekolizjipomiędzyelementamibadanegomodelu sygnalizowane jest przez system stosownymkomunikatem.Opróczkomunikatusystemgenerujerów-nieżinformacjęozachodzącejkolizjiwokniegraficznym.Jeżeliwykrytokolizję,wokniegraficznymumieszczanajest informacja opisująca obszar kolizji (rys. 6). W tensposóbużytkownikotrzymujejasnąinformację,któreele-menty iwktórymmiejscunależyzmodyfikować.Dziękizastosowaniunarzędziadoanalizowaniakolizjikonstruk-torzyjużnawczesnymetapieprojektowaniamogąunik-nąćpoważnychbłędówkonstrukcyjnych.Aparatanalizykolizjidostępny jestwzakładceSprawdźwpaneluKo-lizja. Uaktywnianie tej pozycji otwiera okno dialogowe,które umożliwia wskazanie zestawów elementów prze-

znaczonychdoanalizypodkątemwystępowaniamiędzynimi kolizji. Użytkownik wybiera elementy, które majązostaćpoddanebadaniu,apozaakceptowaniuwyborusystemautomatyczniedokonujeanalizyijestpodawanainformacjaowystępującejkolizjilubjejbraku.

Innymnarzędziem,którejestdodyspozycjiużytkow-nikawsystemieInventor,jestzestawkontaktowy.Dziękitejfunkcjikonstruktorzymająmożliwośćsymulacjipracymechanizmuwwarunkachzbliżonychdorzeczywistych.Wykrycie kontaktu pomiędzy elementami zespołu bę-dącegow ruchu powoduje unieruchomieniewybranychkomponentów będących w kolizji. W ten sposób użyt-kownikmożesprawdzićcharakterdziałaniamechanizmupodczas ruchu.Abywykorzystanie tegonarzędziabyłomożliwe, trzebawybrać komponenty, któremająwcho-dzićwskładzestawukontaktowego.Wtymcelunależyjezaznaczyć(wokniegraficznymlubprzeglądarce)ido-konaćkwalifikacjijakoZestaw kontaktowy.Abymożliwebyłokorzystaniezanalizykontaktówmiędzyelementamizespołu,należytęfunkcjonalnośćcelowouaktywnić.Jejdomyślne wyłączenie spowodowane jest optymalizacjąwydajnościdziałaniasystemuInventor.

Rys.4.Widokszczegółuwwidokumontażowymelektrowrzecionałożyskowanegoaerostatycznie

Rys.5.Dokumentacjamontażowałożyskaaerostatycznego

TiAM_4_2012.indd 28 2012-11-08 12:05:06

TechnologiaiAutomatyzacjaMontażu4/2012

29

Rys.6.AnalizakolizjiwsystemieInventor

Podsumowanie

Wykorzystanie do celów projektowych oraz do two-

rzenia dokumentacji montażowej modułu Prezentacja

systemuAutodeskInventorniesiezesobąwieleudogod-

nień.Wchwiliobecnejnarynkuniewielejestprogramów,

którewswoichzaawansowanychstrukturachzawierają

narzędziaprzeznaczonewłaśniedocelówtworzeniado-

kumentacji montażowych.Wśród zalet, jakie przypisać

możnasystemomwyposażonymwtakienarzędzia,jest

przede wszystkim znaczne skrócenie czasu tworzenia

takichdokumentacji.Ponadto,doichzaletzaliczyćmoż-

na takżemożliwości łatwego tworzenia symulacjimon-

tażuorazzapisywaniaplikówwpopularnych formatach

odtwarzanychprzezogólniedostępneprogramy,czytel-

ność,przejrzystośćijasnośćdokumentacjimontażowej.

Cechy te pozwalająw znaczny sposób uprościć pracę

montażystów przez skrócenie czasu poświęcanego na

zrozumieniezasadydziałaniamechanizmuorazustale-

niekolejnościmontażuposzczególnychelementów.

Narzędzia służące do analizy kolizji oraz wykrywa-

niakontaktumiędzyelementamidająmożliwośćanalizy

pracyprojektowanegourządzenia.Jużnapoczątkowym

etapie projektowaniamożnawyeliminować pojawiające

się błędy konstrukcyjne lub niepożądane zachowania

występujące podczas pracy projektowanego mecha-

nizmu. Taki rodzaj analizy ma również wymiar ekono-

miczny. Dzięki tej funkcji można wyeliminować koszty,

jakie byłyby związane z wprowadzeniem do produkcji

konstrukcjizawierającychbłędy.Korzyściwynikająceze

stosowaniakomputerowegosystemuwspomaganiapro-

cesu,umożliwiającegoprzeprowadzenieszereguanaliz,

mogąbyćrównieżzwiązanezezmniejszeniemnakładów

finansowychprzeznaczonychna tworzenie różnego ro-

dzajuprototypówprzezichcałkowitelubczęściowewy-

eliminowanie. Wszystkie ww. zalety świadczą o coraz

większej przydatności narzędzi stanowiących integral-

ną część systemówCAD, służącychdo rozwiązywania

wszelkiegorodzajuzadańzwiązanychzarównozsamym

procesem projektowania, jak i z tworzeniem dokumen-

tacji technicznej, niezbędnych do prawidłowej realizacji

procesuprodukcyjnego.

LITERATURA

1. MosionD.,PawłowskiW.:Optymalizacja konstruk-cji zespołu łożysk aerostatycznych elektrowrzeciona szlifierskiego. Hydraulika i Pneumatyka, nr 6/2011,s.19–23.

2. PawłowskiW.:Możliwości zastosowania komputero-wego wspomagania na kolejnych etapach procesu projektowania.Technologia iAutomatyzacjaMonta-żu,nr1(35)/2002,s.26–9.

3. PawłowskiW.:Komputerowe wspomaganie proce-su zrobotyzowanego montażu – wirtualna fabryka. Technologia i Automatyzacja Montażu, nr 2(36)/2002,s.7–9.

4. Pawłowski W.: Zastosowanie programu CAD do modelowania i analizy układów mechanicznych. Technologia i Automatyzacja Montażu, nr 2/2003, s.12–15.

5. www.autodesk.pl,luty2012.

______________________________

Drhab.inż.WitoldPawłowskijestpracownikiemInstytu-tuObrabiarekiTechnologiiBudowyMaszynPolitechnikiŁódzkiej. Mgr inż. DanielMosion jest doktorantem naWydzialeMechanicznymPolitechnikiŁódzkiej.

TiAM_4_2012.indd 29 2012-11-08 12:05:06