Funkční design a funkční navrhování jsou pojmy, které u Autodesk Inventoru umožňují efektivní tvorbu strojírenských sestav. Autodesk své nástroje stále rozvíjí v souladu se zájmy zákazníků a optimalizuje je směrem ke snadné obsluze a tvorbě finálního produktu. Jedním z velmi zajímavých nástrojů, které jsou v tomto produktu k dispozici, je generátor rámových konstrukcí. Nástroje využijeme především v případě, kdy potřebujeme rychle navrhnout svařovaný rám složený z normalizovaných profilů dostupných v databázi.

Výraznou výhodou tohoto řešení je možnost aplikovat postupy založené na principech zobecněné parametrizace a tvorbě variantních modelů. Lze tak definovat pomocí přehledných tabulek kompletní skelet desítek variant rámů a ty generovat pouze na úrovni jediného klepnutí myší na příslušný typ rámu v tabulce parametrů. Základem tohoto postupu je vytvoření přesného parametrického popisu modelu rámu v jednotlivých uzlových bodech jeho konstrukce.

Základní množina definičních bodů tvořících uzlové body skeletu rámu

Skelet rámu lze definovat v Autodesk Inventoru několika základními postupy. Vždy by se mělo jednat, pro snadnou modifikaci, o samostatnou součást umístěnou v sestavě jako referenční podklad. Můžeme využít principiálně libovolnou geometrii typu solid modelu, plochy nebo drátové konstrukce, která definuje hrany pro přiřazení profilů.

Posuny jednotlivých objektů v takto připraveném skeletu jsou následně řízeny pomocí numerických hodnot parametrů, případně pomocí zobecněných matematických vztahů. U zobrazeného příkladu jsou jako uzly využity body s definovanými rozměrovými parametry a vzájemnými vazbami na souřadný systém. Tyto uzlové body jsou rozmístěny podle potřeby v prostoru v jednotlivých řezech budoucí rámové konstrukce a podle potřeb v paralelních rovinách.

Skelet rámové konstrukce

Při konstrukci skeletu rámu můžeme také využít speciálního postupu, který je označen v Autodesk Inventoru jako adaptivní modelování. To umožňuje odvodit rozměry geometrie skeletu rámu podle potřeby od návazné geometrie jiných součástí v sestavě. V našem případě se může jednat například o montážní rozměr rámu navazující na podkladovou konstrukci, případně na sousedící rám. Adaptivita zaručuje vždy plynulou změnu rozměrů ve vzájemném vztahu objektů bez nutnosti jejich samostatné modifikace. Kompletní změny geometrie skeletu jsou pak řízeny v závislosti na rozložení tzv. adaptivních vazeb a referencí, kterou vytvoříme například jednoduchým příkazem projekce geometrie.

Umístění profilů v editoru Autodesk Inventoru

Přiřazování profilů z databáze v Autodesk Inventoru provádíme pomocí dialogového panelu generátoru rámů. V prvním kroku vybereme příslušnou normu databáze profilů. V té najdeme většinu standardizovaných typů, které jsou dostupné v běžných technických normativech. Následně zvolíme příslušný rozměr profilu a tloušťku jeho stěny. Individuální vlastnosti lze libovolně modifikovat v průběhu tvorby rámu.

Velmi důležitým krokem ve fázi přiřazování profilů je správná volba umístění průřezu vůči skeletu rámu. Lze ji řídit jak pomocí přepínačů umístěných v dialogu, tak pomocí číselných hodnot, které lze v případě potřeby nahradit zobecněnými hodnotami.

Modifikace pozice profilu v Autodesk Inventoru

Autodesk Inventor umísťuje profily vždy s pracovní délkou. To znamená, že nejsou zařezávány podle sousedních svařených dílů. Pro tyto potřeby najdeme v aplikaci generátoru rámů samostatné funkce umožňující přesné tvarování a zakončení profilů. Nejenže lze profily modifikovat přesně na délku prodlužováním a zkracováním, ale lze snadno řešit například tvarová zakončení přesně navazující na sousedící součásti rámové konstrukce.

Velmi příjemnou funkcí je automatická změna těchto ořezů v případě modifikace rozměrů profilu. Je to dáno tím, že je většina tvarových zakončení definována vlastním tvarem navazujícího profilu. V případě tabulkově modifikovaných rámů proto je nutné rozměry ořezů sledovat pouze v případech, že jsou dodatečně modifikovány manuálně. Může se jednat například o úpravy pro svar.

Zaříznutí profilu vůči hraně rámu

Postupným tvarováním zakončení profilů podle potřeby dosáhneme požadovaného výsledku. K dispozici je hned několik variant, jak tuto proceduru provést, která je dána více či méně aktuálním stavem řešení geometrie rámu. V našem případě jsou hlavní, nosné a dosedací plochy určeny boky rámů a příčky mezi touto konstrukcí řeší stabilitu rámu. Z tohoto pohledu lze v Autodesk Inventoru připravit několik variant řešení a ty například analyzovat na funkčnost a technologickou proveditelnost v souladu s pravidly svařování nebo mechanického namáhání.

Pro potřeby svařování je v Autodesk Inventoru k dispozici samostatný modul umožňující přesnou technologickou přípravu svarů a jejich provedení. Lze zde realizovat nejen různé typy svarů, ale také provádět přesnou přípravu polotovarů s ohledem na jejich dodatečné obrábění v místech tolerovaných a referenčních rozměrů.

Složitý ořez profilů vůči sobě

Pro výpočty a analýzy rámu je k dispozici samostatný řešič rámových konstrukcí, který umožňuje detailně analyzovat namáhání a deformace rámu v případě jeho zatížení. Tento řešič nahrazuje konstrukci rámu skeletem s uzlovými body a vyhodnocuje potřebné parametry v závislosti na okrajových podmínkách vazeb a zatížení rámové konstrukce rámu. Finální výstupy lze prezentovat v různých podobách a výstupech.

Konstrukce rámu v jednotlivých rovinách s editačními parametry

Generátor rámů, který je k dispozici v našem případě v Autodesk Inventoru 2014, je sofistikovaným nástrojem umožňujícím komplexní řešení vývojové úlohy v několika samostatných krocích. Výraznou výhodou postupu je úzké propojení technologie řešení návrhu s databází normalizovaných profilů, které by bylo nutné jinak samostatně vytvářet. Jednotlivé profily lze následně vypsat jak do podoby kusovníku, tak je umístit do výkresové dokumentace a v případě potřeby zakótovat pro potřeby výroby.

Analýza posunu uzlových bodů