Daniel Forsman, verksam i konsultföretaget Flexible Engineering, har undervisat i produktutveckling, konstruktion och CAD vid Högskolan i Gävle.
konstruera med autodesk inventor professional 2013
Grundläggande CAD och produktutveckling ger en introduktion till CAD-programmet Inventor med fokus på hur användaren ska tänka vid konstruktion med CAD. Bokens CAD-del består av övningar där läsaren bygger modeller med utgångspunkt i legobitar, vilket både inspirerar och ger läsaren en bättre förståelse för konstruktionens geometriska förutsättningar. Boken är indelad i två delar. Den första delen introducerar Inventor. När du genomfört övningarna har du tillräckliga kunskaper för att kunna arbeta vidare med egna idéer och produkter. Du kommer att kunna skapa solidmodeller, rendera bilder och filmer samt skapa ritningar och avancerade sammanställningar. Den andra delen av boken ger dig metoder och processer för produktutveckling. Den innehåller omfattande checklistor och konstruktionstips som underlättar vid konstruktionsarbetet och även är till stor nytta för den mer erfarne konstruktören. Boken vänder sig till personer som vill utvecklas inom konstruktion och CAD. Den lämpar sig väl som kurslitteratur på gymnasie- eller högskolenivå samt vid självinlärning.
Art.nr 37759
| grundläggande cad och produktutveckling
grundläggande cad och produktutveckling
p. blomqvist d . forsman
Per Blomqvist är utbildningsledare för maskiningenjörsprogrammet vid Högskolan i Gävle och undervisar i konstruktion, CAD och hållfasthetslära.
grundläggande cad och produktutveckling konstruera med autodesk inventor professional 2013
per blomqvist daniel forsman
www.studentlitteratur.se
978-91-44-09355-0_01_cover.indd 1
2013-08-02 11.27
Kopieringsförbud Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering, utöver lärares begränsade rätt att kopiera för undervisningsbruk enligt Bonus Presskopias skolkopieringsavtal, är förbjuden. För information om avtalet hänvisas till utbildningsanordnarens huvudman eller Bonus Presskopia. Den som bryter mot lagen om upphovsrätt kan åtalas av allmän åklagare och dömas till böter eller fängelse i upp till två år samt bli skyldig att erlägga ersättning till upphovsman eller rättsinnehavare. Denna trycksak är miljöanpassad, både när det gäller papper och tryckprocess.
Art.nr 37759 ISBN 978-91-44-09355-0 Upplaga 1:1 © Författarna och Studentlitteratur 2013 www.studentlitteratur.se Studentlitteratur AB, Lund Omslagslayout: Lotta Bruhn Printed by Graficas Cems S.L., Spain 2013
978-91-44-09355-0_01_book.indd 2
2013-08-02 14.38
Innehåll
Förord 5 K apitel 1
Introduktion 7
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6
Förkunskapskrav 7 Varför Lego? 8 Allmänt om legodimensioner 8 Bokens upplägg 9 CAD-programmet Inventor 10 Tänkvärt 11
Del I
CAD - övningar
K apitel 2
Inledande övningar 15
2.1 2.2 2.3 2.4
Fyra punkter 15 Åtta punkter 41 Sexton punkter 57 Montering 64
K apitel 3
Ritningar 85
3.1 3.2 3.3 3.4
Trappform 85 Kloss med hål 91 Vinkeljärn 92 Ljusstake 96
© F ö r fatta r na och S tud e ntlitt e r atu r
978-91-44-09355-0_01_book.indd 3
3
2013-08-02 14.38
Innehåll
3.5 3.6 3.7
Stans 100 Plåtlåda 109 Miniprojekt 116
K apitel 4
Rörliga montage 117
4.1 4.2
Montering av pump 117 Animerad film 136
K apitel 5
Hållfasthetsanalys 147
5.1
Dragning av plattjärn 147
Del II Produk tut veckling K apitel 6
Förutsättningar för produktutveckling 163
6.1 6.2 6.3
Förutsättningar 163 Viktiga principer som används 166 Hur man arbetar 168
K apitel 7
CAD och produktutveckling 173
7.1
Strategier för CAD-modeller 173
K apitel 8
Metoder och metodik 181
8.1 8.2 8.3
Verktyg och metoder 181 Checklistor och konstruktionstips 205 Metodik 216
Referenser 229
4
978-91-44-09355-0_01_book.indd 4
© F ö r fatta r na och S tud e ntlitt e r atu r
2013-08-02 14.38
Förord
Den här boken ger en snabb introduktion till CAD-programmet Inventor och fokuserar på hur användaren ska tänka vid konstruktion med CAD. Boken innehåller även en produktutvecklingsdel av Daniel Forsman. Den delen avser att underlätta utvecklings- eller framtagningsprocessen för nya produkter. Avsnittet utgör även ett utmärkt komplement till CAD-delen eftersom konstruktion och CAD-arbete går hand i hand. Jag vill tacka mina studenter och kollegor på Högskolan i Gävle, därtill speciellt Hans Sellén som gett mig många tips och idéer. Jag vill även tacka mina barn, Nils och Felicia, samt min sambo som alla stöttat mig under skrivandets gång. Tips och idéer gällande boken får gärna mejlas till undertecknad. Gävle, vårkanten 2013 Per Blomqvist perblt@hig.se
© F ö r fatta r na och S tud e ntlitt e r atu r
978-91-44-09355-0_01_book.indd 5
5
2013-08-02 14.38
978-91-44-09355-0_01_book.indd 6
2013-08-02 14.38
Kapitel 1
Introduktion
Vid framtagning eller utveckling av produkter används oftast ett CAD-program för att underlätta konstruktionsarbetet. CAD står för Computer Aided Design vilket kan översättas till datorstödd konstruktion. CAD-programmen har utvecklats till kompletta verktyg där idéer eller produkter kan modelleras, simuleras, och beräknas för att sedan visualiseras i form av ritningar eller renderade bilder. Produkten kan därigenom säljas in hos en kund, marknadsföras eller användas i en produktkatalog innan den ens finns tillverkad.
Den här boken är inte en manual till ett CAD-program utan snarare en vägledning och en språngbräda ut i en tredimensionell konstruktionsvärld. Boken innehåller många tips och tankar kring hur CAD-programmet Inventor kan användas på ett effektivt sätt och leder läsaren in i ett av konstruktörens viktigaste verktyg på ett snabbt och roligt sätt. En viktig del av pedagogiken i den här boken är tillämpandet av Lego för att förstå CAD-programmet. Jag har under flera år tillämpat detta koncept i min undervisning på kurser inom maskiningenjörsutbildningen vid Högskolan i Gävle. Lego-konceptet har visat sig vara uppskattat och har gett goda resultat. 1.1 Förkunskapskrav Instruktionerna är till en början mycket utförliga för att nybörjaren ska kunna komma in i programmet utan att fastna i detaljer. Detaljrikedomen i instruktionerna minskar därefter succesivt längre in i boken och i stället blir fokus på själva CAD-tänkandet.
© F ö r fatta r na och S tud e ntlitt e r atu r
978-91-44-09355-0_01_book.indd 7
7
2013-08-02 14.38
1 Introduktion
1.2 Varför
Lego?
I många CAD-böcker skapas CAD-modeller i övningssyfte. Det gör i många fall att helt irrelevanta detaljer skapas bara för att utövaren ska lära sig hur olika former och funktioner modelleras i CAD-programmen. I CAD-programmet kan användaren zooma in och zooma ut vilket gör att det kan vara svårt att få en känsla för hur stor en detalj är. En legobit har de flesta hållit i handen och har därför en känsla för dess geometriska storlek. Om man har byggt med Lego vet man att nästan alla bitar kan sättas ihop och kombineras på många olika sätt. De stora valmöjligheterna beror på att Lego konstrueras efter standardmått, vilket kan beskrivas som ett slags modultänkande. Modultänkande innebär att en produkt byggs ihop av olika delar efter kundens behov och önskemål. Genom att variera byggnadsdelarna kan den slutgiltiga produkten få en stor variation av funktioner. För att detta ska fungera måste de olika delarna passa ihop och kunna kombineras på ett smart sätt. Det finns många olika slags legobitar och därmed varierande svårighetsgrader vid modellering av bitarna i CAD-miljö. Övningarna i denna bok inleds med vanliga rektangulära legobitar med punkter och längre fram i boken används tekniklego som har en mer komplex form, vilket gör att svårighetsgraden ökar på ett naturligt sätt. 1.3 Allmänt
om legodimensioner
Legobitar är uppbyggda med mått innehållande multiplar av 1,6 millimeters intervaller. Måttsättning vid modellering av legobitar blir alltså relativt enkel då standardmåtten blir 1,6; 3,2; 4,8; 6,4; 8 osv. Därmed behöver inte avancerade skjutmått, med många decimaler, användas vid mätning av fysiska legobitar. En legoenhet (en legobit med en punkt) har bredden 8 och höjden 9,6 millimeter (vilka båda är multiplar av 1,6), se figur 1.1. En legobit med fyra punkter innehar fyra stycken legoenheter och har därigenom måtten 16 gånger 16 millimeter. Höjden är 9,6 millimeter.
8
978-91-44-09355-0_01_book.indd 8
© F ö r fatta r na och S tud e ntlitt e r atu r
2013-08-02 14.38
1 Introduktion
Figur 1.1 Figuren visar en legoenhet.
För att legobitarna ska kunna monteras bredvid varandra i verkligheten finns ett gap mellan bitarna. Storleken på detta gap är totalt 0,2 millimeter. Det vill säga i verkligheten är en legobit 7,8 och inte 8 millimeter. Vid montering av legobitar i Inventor kommer detta gap inte att behövas, därför används måttet åtta millimeter. Detta kan vara bra att tänka på om du ska mäta legobitar. 1.4 Bokens
upplägg
Boken är indelad i två delar, Del Ӏ och Del ӀӀ. Nedan följer en kort beskrivning av bokens delar och kapitel. 1.4.1 Del I, CAD - övningar
För att bästa resultat ska uppnås bör övningarna i del ett utföras i kapitel ordning. Inledningsvis behandlas rektangulära legobitar av standardformat och sedan följer ett kapitel som fokuserar på ritningar och ritteknik. Därefter kommer ett kapitel med rörliga montage bestående av tekniklego. Del ett avslutas med en introduktion till hållfasthetsberäkningar i Inventor. 1.4.2 Del II, Produk tut veckling
Vägen mellan idé och färdig produkt kan göras kort eller lång, snabb eller långsam, rak eller krokig, kraftfull eller kraftlös. Hur den blir beror mycket på hur arbetet går till, om det är systematiskt och medvetet eller mer ett slumpmässigt sökande. Hur vill du ha din väg? Del två innehåller några
© F ö r fatta r na och S tud e ntlitt e r atu r
978-91-44-09355-0_01_book.indd 9
9
2013-08-02 14.38
1 Introduktion
vägskyltar som förhoppningsvis hjälper dig hitta en bra väg genom att kombinera metoder för konstruktion och CAD-arbete. 1.4.3 Övrigt
I boken har kommandon skrivits med kursiv stil för att det ska vara lättare att urskilja dessa från den övriga texten. Fetstilt typsnitt används när information ska skrivas in eller till exempel när en fil ska namnges. Fak taruta
I boken finns det faktarutor som ger en allmän information om CAD, Inventor och produktutveckling.
1.5 CAD-programmet
Inventor
Inventor är ett mycket kraftfullt och effektivt CAD-program som används för att skapa, visualisera, simulera och utveckla tredimensionella produkter. Programmet är parameterstyrt, vilket även kallas för historiebaserad modellering. Eftersom Inventor är parameterstyrt är det möjligt att gå tillbaka i modellen och ändra ett mått för att sedan se hur hela modellen anpassas efter denna ändring. En stor fördel med detta är att en konstruktör kan testa olika varianter av en konstruktion genom att ändra några parametrar. Det finns även nackdelar med parametrisk måttsättning. Till exempel om ett mått ändras på ett sätt så att resterande geometrier inte kan uppdateras. För att undvika detta måste smarta modeller skapas. Det vill säga att modellen byggs upp på rätt sätt så att vissa mått går att ändra i efterhand. Inventor har funnits sedan 1999 och är utvecklat av det amerikanska företaget Autodesk som grundades 1982. Autodesk har haft stora framgångar med 2D-programmet AutoCAD. När 3D-CAD-programmen kom var det ett naturligt steg för många företag som använde AutoCAD att gå över till Inventor. Bland annat för att priset var rabatterat men även för att programmen var kompatibla med varandra. Denna bok är skriven främst för Inventor 2013 men fungerar även utmärkt till Inventor 2012. Om ett kommando har
10
978-91-44-09355-0_01_book.indd 10
© F ö r fatta r na och S tud e ntlitt e r atu r
2013-08-02 14.38
1 Introduktion
blivit uppdaterat till 2013 och skiljer sig jämfört med 2012, finns det instruktioner för båda versionerna. 1.6 Tänkvärt Det är inte meningen att övningarna i denna bok ska göras så fort som möjligt. Upprepa de introducerande övningarna tills du kan utföra dem utan att titta allt för mycket i boken. Gå därefter vidare till nästa del. Ett allmänt tips om du kör fast i någon övning är att du läser vad som ska göras en gång till och lite noggrannare samt försöker igen. Textrutorna är numrerade och måste utföras i rätt ordning. Programmet går inte sönder för att du testar! Lycka till!
© F ö r fatta r na och S tud e ntlitt e r atu r
978-91-44-09355-0_01_book.indd 11
11
2013-08-02 14.38
Daniel Forsman, verksam i konsultföretaget Flexible Engineering, har undervisat i produktutveckling, konstruktion och CAD vid Högskolan i Gävle.
konstruera med autodesk inventor professional 2013
Grundläggande CAD och produktutveckling ger en introduktion till CAD-programmet Inventor med fokus på hur användaren ska tänka vid konstruktion med CAD. Bokens CAD-del består av övningar där läsaren bygger modeller med utgångspunkt i legobitar, vilket både inspirerar och ger läsaren en bättre förståelse för konstruktionens geometriska förutsättningar. Boken är indelad i två delar. Den första delen introducerar Inventor. När du genomfört övningarna har du tillräckliga kunskaper för att kunna arbeta vidare med egna idéer och produkter. Du kommer att kunna skapa solidmodeller, rendera bilder och filmer samt skapa ritningar och avancerade sammanställningar. Den andra delen av boken ger dig metoder och processer för produktutveckling. Den innehåller omfattande checklistor och konstruktionstips som underlättar vid konstruktionsarbetet och även är till stor nytta för den mer erfarne konstruktören. Boken vänder sig till personer som vill utvecklas inom konstruktion och CAD. Den lämpar sig väl som kurslitteratur på gymnasie- eller högskolenivå samt vid självinlärning.
Art.nr 37759
| grundläggande cad och produktutveckling
grundläggande cad och produktutveckling
p. blomqvist d . forsman
Per Blomqvist är utbildningsledare för maskiningenjörsprogrammet vid Högskolan i Gävle och undervisar i konstruktion, CAD och hållfasthetslära.
grundläggande cad och produktutveckling konstruera med autodesk inventor professional 2013
per blomqvist daniel forsman
www.studentlitteratur.se
978-91-44-09355-0_01_cover.indd 1
2013-08-02 11.27