Jousen mallinnus toleranssien avulla

Tämä teksti on generoitu videon litteroinnin perusteella.

Tässä ohjeessa mallinnetaan puristus-/vetojousi siten, että jousen keskeiset mitat ovat parametreina ja niille annetaan toleranssit. Tavoitteena on, että sama 3D-malli toimii sekä suunnittelussa että piirustuksissa: kokoonpanotarkastelu (välykset/sovitukset) onnistuu sekä nimellismitoilla että min–max-rajoilla.

1) Määritä jousen suunnitteluparametrit

Luo osalle mittamuuttujat (Mittataulukko/Parametrit), joilla johdat koko jousen geometrian:

d = langan halkaisija (nom, ±toleranssi)
D_m = jousen keskihalkaisija (nom, ±toleranssi)
– vaihtoehtoisesti ohjaa sisä- (D_i) tai ulkohalkaisijaa (D_o)
n = aktiivikierrosten määrä (esim. 8, ei yleensä toleroida)
L0 = vapaapituus (nom, ±toleranssi) – jos ohjataan pituudella
p = nousu/pitch (alternatiivinen tapa ohjata pituus)
Päätytyyppi: hiottu/grounded tai suora/squared (valinta-parametri)

Suhdekaavat:

D_o = D_m + d
D_i = D_m - d
Jos ohjaat pituudella: p = (L0 – päätyvarat) / n

Vinkki: Tee mittataulukkoon myös valmiit sarakkeet Min / Nom / Max arvoille, jotta voit helposti vaihtaa tilojen välillä.

2) Apuakseli ja heliksikäyrä

Piirrä keskiakseli (suora) jousen pituussuuntaan.
Luo Helix/Spiral:
- Tapa A (korkeus + kierrokset): Korkeus = L0, kierrokset = n.
- Tapa B (nousu + kierrokset): Nousu = p, kierrokset = n.
- Halkaisija = D_m (tai anna säde = D_m/2).
Jos päädyt ovat hiotut, varaa heliksin alkuun ja loppuun pieni päätyvaraus (lyhyt suora tai pienennä nousua) niin, että viimeinen kierros “asettuu”.

3) Profiili ja pyyhkäisy

Luo ympyräprofiili halkaisijalla d heliksin alkuun, kohtisuoraan käyrän tangenttiin.
Sweep/Pyyhkäisy pitkin heliksiä.
Lisää tarvittaessa päätyjen tasohionta:
- Leikkaa/jyrsintä-operaatio tasolla, joka on kohtisuorassa akseliin nähden.

4) Toleranssien liittäminen mittoihin

Liitä toleranssit samoihin parametreihin, joista geometria määräytyy:

d: esimerkiksi ±0,05 mm (tai standardin mukainen IT-luokka).
D_m: esimerkiksi ±0,10 mm, tai käytä sovituksia (esim. reikä H7 / akseli g6) silloin kun jousen sisä-/ulkohalkaisijan suhde ympäröiviin osiin halutaan tarkistaa.
L0: esimerkiksi ±1,0 mm.

Piirustuksessa: avaa mitan ominaisuudet → Toleranssit → valitse tyyppi (±, ylä/ala, sovitus) ja arvot. Lisää tarvittaessa GD&T-symboliikka (esim. pituuden suoruus tai pinnan tasomaisuus päätyihin).

5) Min / Nom / Max -tilojen käyttö tarkasteluun

Luo mittataulukkoon kolme tilaa:

MIN: käytä pienentäviä äärirajoja (esim. d_min, D_m_min, L0_min).
NOM: nimelliset arvot.
MAX: suurentavat äärirajat (d_max, D_m_max, L0_max).

Käyttö:

Valitse taulukosta haluttu tila.
Päivitä malli → tarkista kokoonpanossa välykset, kosketukset ja mahtuminen.
Toista tarvittaessa: MIN-jousi tiukkoja välyksiä varten, MAX-jousi mahdollisten osumien löytämiseksi.

6) Kokoonpanotarkistus ja sovitukset

Tarkista sisähalkaisija D_i MIN-tilassa suhteessa akseliin (riittävä välys?).
Tarkista ulkohalkaisija D_o MAX-tilassa suhteessa pesään (ei törmäystä).
Varmista päätyjen kosketuspinta: hiottu pääty nojaa tasoon, suora pääty voi tarvita prikan.
Tarvittaessa lisää kollisio-/välystarkastelu kokoonpanotyökaluilla.

7) Piirustus (2D) toleransseilla

Luo jousesta piirustusnäkymä(t): sivu + yksityiskohta päädystä.
Nosta mitat d, D_i/D_o tai D_m, L0 sekä kierrosluku n (tekninen tieto).
Aseta toleranssit samoille mitoille kuin 3D-parametreissa.
– Voit näyttää MIN/NOM/MAX taulukon piirustuksessa (vaihtoehtoisesti huomautuksena).
Lisää materiaalitieto (jousiteräs), käsittely (esim. lämpökäsittely), ja tarvittaessa pintakäsittely.

8) Laadun ja valmistuksen huomioita

Langan halkaisija d vaikuttaa voimakkaimmin jousivakioon → valitse realistiset toleranssit valmistajan mukaan.
Keskihalkaisijan toleranssi vaikuttaa sekä jousivakioon että mahtumiseen.
Vapaapituus L0 on herkkä päätyjen toteutukselle (hiottu vs. suoraksi taivutettu).
Jos käytät standardijousia (katalogi), määritä malli valmistajan toleransseilla.

9) Yhteenveto

Ohjaa jousi parametreilla: d, D_m (tai D_i/D_o), n, L0/p.
Tee heliksi akselin ympärille ja pyyhkäise langan profiili.
Liitä mittoihin toleranssit ja rakenna MIN/NOM/MAX-tilat mittataulukkoon.
Tarkista kokoonpanossa välykset ja sovitukset vaihtamalla tilaa.
Viimeistele piirustus samoilla toleransseilla, lisää tarvittavat materiaalit ja huomiot.

Näillä vaiheilla saat jousesta tuotantokelpoisen ja kokoonpanossa toimivan mallin, jossa toleranssit vaikuttavat sekä 3D-geometriaan että piirustuksen mitoitukseen.