Corso di

Disegno Assistito da Calcolatore I

 

   

MODELLAZIONE con SOLID EDGE

 

della

 

PEDANA PILOTA SX

 

Moto Tornado

 

 

Prof.   Mandorli F.

Stud.   Pietroni Attilio

 

 

DESCRIZIONE DEL PRODOTTO MODELLATO

 

 

 

 

Dopo una attenta valutazione ed analisi di svariati componenti meccanici, ho deciso di dedicarmi alla modellazione di un componente prettamente motociclistico: la pedana con comando cambio di una Benelli Tornado 900.

 

Ci sono state diverse motivazioni che mi hanno spinto alla scelta di questo componente:

- la molteplicità di ruoli che riveste nell’ambito di una  moto: funzionale (permettendo l’inserimento dei diversi rapporti), punto di appoggio per il pilota (rispondente a necessità di confort e simbiosi del pilota con il mezzo) ed estetico (l’eleganza e l’aggressività sono requisiti fondamentali per una moto sportiva).

- la possibilità di poter disporre di tavole quotate e di precise indicazioni sui diversi elementi, essendo residente nei pressi della fabbrica  “Moto Benelli”.

- la presenza di una catena cinematica (riproducibile in ambiente assembly_motion) che trasmette il moto di rotazione della leva gommata, all’alberino cambio-motore.

 

Nell’immagine seguente riporto in modo schematico:

- il moto della catena cinematica (curve e frecce nere).

- la possibilità di regolazione delle posizioni reciproche dei diversi elementi del componente (frecce rosse).

 

La possibilità di regolazione della posizione dei diversi elementi è una caratteristica molto importante: questa permette al pilota di adattare alle proprie caratteristiche fisiche e di guida il componente in esame.

   

 

Inoltre il componente in esame richiede un’accurata attenzione in fase di progettazione per quanto riguarda:

- le caratteristiche geometriche (dimensioni nominali, tolleranze geometriche e dimensionali) dalle quali dipenderanno il corretto funzionamento del componente ed una corretta impostazione di guida.

- le caratteristiche dimensionali (essendo il componente soggetto al carico del pilota, a fatica meccanica ed a notevoli vibrazioni) che devono garantire una vita infinita  ai diversi elementi.

  

Riporto infine l’immagine del componente reale e l’immagine della Benelli Tornado 900.

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

			Benelli Tornado 900. Motore tre cilindri

 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

STRATEGIA  DI  MODELLAZIONE

 

Ambiente Part

 

L’utilizzo del software Solid Edge è iniziato proprio in questo ambiente.

Dopo qualche esercitazione introduttiva, tra quelle proposte dal software (a mio avviso molto utili e chiare), ho iniziato la modellazione partendo dai componenti più semplici.

In questo modo ho potuto capire la “filosofia” del software e prendere confidenza con i suoi comandi principali senza troppe difficoltà.

 

Il primo componente modellato è stato il “perno per pedana”:

come si può notare è un elemento molto semplice che è stato   ottenuto attraverso due protusioni (essendo composto da due cilindri di differente diametro) ed uno scavo di rivoluzione, necessario per la battuta (in sede di assemblaggio) dell’anello elastico. Infine ho rifinito l’elemento con uno smusso di testa (per facilitare l’inserimento nel foro su cui verrà alloggiato) ed un raccordo (per eliminare gli spigoli vivi).

E’ chiaro che la strategia di modellazione appena descritta, non è l’unica possibile visto che il software propone una notevole vastità di comandi ed opzioni.

Comunque  la mia “filosofia” di modellazione è stata, per la maggior parte dei componenti più semplici, quella di partire da una protusione iniziale di un profilo (per creare come un massello metallico iniziale) per poi eseguire su di essa una serie di lavorazioni di asportazione di materiale (quali per esempio scavi di rivoluzione e protusione, raccordi, smussi, spoglie…ecc.) fino ad arrivare alla forma desiderata.

Il vantaggio di questa tecnica è quello di avere:

-   “schizzi base” abbastanza semplici.

-   di poter apportare/eliminare modifiche al componente in modo agevole.

 

Comunque spesso, in caso di componenti più complessi sono dovuto ricorrere a strategie più complesse e meno intuitive utilizzando comandi quali protusioni/scavi di scorrimento,  spoglia divisa, feature booleana…ecc.

 

Per la modellazione dei bulloni e delle viti è stato molto utile poter consultare e prendere spunto dalla libreria delle parti presente all’interno  del software. Poiché è la prima volta che utilizzo Solid-Edge, ho preferito modellare da solo questi tipi di componenti (piuttosto  che utilizzare quelli della libreria delle parti) per capirne ed impararne la tecnica di modellazione.

Nella realizzazione del “dado basso” ho imparato ad utilizzare il comando di copia speculare: per copiare lo smusso (ottenuto attraverso uno scavo di rivoluzione) dalla faccia inferiore a quella superiore del dado ed il comando di foro filettato.

Nella realizzazione di questa “vite per forcellino” ho utilizzato un comando utilissimo nel caso in cui si voglia riprodurre simmetricamente una feature iniziale. Così attraverso il comando di campitura (dopo aver realizzato un primo scavo iniziale) ho creato, impostando la circonferenza di riferimento ed il numero di ripetizioni desiderate, la zigrinatura sulla superficie laterale della testa della vite.

Senza questo comando avrei dovuto realizzare uno scavo per volta (esattamente 100) o realizzare uno schizzo molto complesso.

 

Facendo una veloce riassunto di alcuni componenti meno complessi ma comunque interessanti:

 

- Nel caso “dell’alberino cambio” è stato molto        utile il comando copia schizzo che mi ha    permesso di importare il profilo del dente dell’ingranaggio (realizzato a norma (DIN 5481)) che avevo precedentemente realizzato in un altro file part (“leva comando cambio”). Dopodichè ho utilizzato ancora il comando campitura per riprodurre (30 volte) il dente iniziale dell’ingranaggio. Poi attraverso uno scavo di rivoluzione ho realizzato la sede per la battuta della vite. 

- Nel caso della “testa snodo” ho utilizzato un nuovo comando: filettatura attraverso il quale ho generato la filettatura esterna sul gambo dell’elemento.

  

Descrizione di qualche componente complesso:

- La “molla” ha richiesto per la sua realizzazione un buon impegno in quanto, essendo una molla di torsione, presenta dei prolungamenti (che fungono da fermo) di complessa geometria e quindi di non semplice creazione.

Infatti dopo il semplice utilizzo del comando      protusione elicoidale ho dovuto realizzare una        serie di piani di riferimento (con il comando piani paralleli o piani per tre punti) e di schizzi, come base per le successive operazioni di protusione di scorrimento.

 

- Attraverso la realizzazione del “forcellino per leve” ho imparato ad utilizzare il comando spoglia divisa per ottenere le due superfici indicate dalle frecce  gialle.

Inoltre attraverso il comando scavo di scorrimento (singolo percorso e sezione trasversale) ho ottenuto lo smusso sagomato (conico) indicato dalla freccetta rossa.

I fori di fermo per la molla (di cui uno opzionale) hanno la particolarità di aver un angolo di fondo a V di 118°.

- La “pedana sinistra” è stato uno tra i componenti più complessi da modellare in quanto presenta forme molto curate e ricercate ed una geometria del tutto particolare.

Questo non deve meravigliare visto che tutti i componenti di una moto sono progettati e disegnati da ingegneri e designer che hanno una cura quasi maniacale per l’estetica ed il dettaglio (proprio ciò che rende affascinanti moto ed automobili).

Ho realizzato il corpo della pedana attraverso una protusione di scorrimento ed una di loft; lo scavo, indicato dalla freccia gialla, attraverso uno scavo di loft.

Descriverò dettagliatamente le difficoltà per la realizzazione della pedana nell’apposito capitolo.

Voglio solo anticipare che gli scavi indicati dalle freccette rosse sono stati eseguiti uno ad uno  e non attraverso il comando campitura.

- La “leva comando cambio” è stata anch’ essa abbastanza laboriosa nella sua modellazione in quanto, come indica la freccetta gialla, ho realizzato un ingranaggio a denti dritti con profilo secondo norma DIN 5481 (consultata su internet).

Dopodichè  ho utilizzato anche in questo caso il comando campitura.

Molto utile si è rivelata un'altra volta l’opzione spoglia divisa che mi ha permesso la realizzazione delle superfici indicate dalle freccette rosse.

Infine ho ottenuto lo scavo grande attraverso il comando scavo di scorrimento (singolo percorso e sezione trasversale) ed aggiunto tutti gli smussi ed i raccordi necessari per il corretto completamento dell’elemento.

 

Vorrei sottolineare la mia tendenza (in caso di schizzi base complessi) a creare gli schizzi come elemento a se e non all’interno del comando protusione/scavo di scorrimento.

Infatti questo modo di procedere rende:

1) facile le eventuali modifiche dello schizzo.

2) elimina il rischio di perdere lo schizzo in caso di errore del comando

     protusione/scavo di scorrimento.

  

- Il “pedale cambio” è stato sicuramente l’elemento più difficile da modellare. Questo lo si può pensare come composto da tre sotto-elementi: il gambo di fissaggio, il “braccio” inclinato (di 9,46°) e la punta di spinta (successivamente gommata).

La fase più critica è stata quella di realizzazione del “braccio” poiché, oltre ad essere angolato ed avere un ben determinato profilo, deve intersecare nel modo corretto il gambo.

Lo stesso vale per la punta di spinta che va a raccordarsi al “braccio” con una precisa geometria.

Quindi volendo riprodurre fedelmente l’elemento in questione, ho dovuto innanzitutto realizzare una serie di piani, schizzi base e curve per punti chiave.

Dopodichè ho utilizzato ampiamente i comandi: protusione di scorrimento (percorsi multipli e sezioni trasversali), protusione di loft, scavo di scorrimento (singolo percorso e sezione trasversale), scavo semplice, scavo di loft ed il comando copia speculare.

Infine ho ultimato l’elemento con ben 19 raccordi (molto complesso è stato raccordare il “braccio” con il gambo) con scopo funzionale ed estetico.

Come si notare, per la modellazione di un elemento (all’apparenza semplice) come questo, è stato necessario l’impiego della maggior parte dei comandi (principali) presenti all’interno dell’ambiente part.

- Il “supporto pedana sinistra” non ha richiesto un impegno eccessivo poiché presenta forme abbastanza regolari o comunque di non complessa realizzazione (rispetto al “pedale cambio” o alla “gomma” e altri).

 

 

 

 

 

 

Ambiente Assembly

 

Anche in questo ambiente, vista l’utilità riscontrata nell’ambiente part, ho svolto qualche esercitazione introduttiva tra quelle proposte dal software.

Dopodichè ho iniziato l’assemblaggio, senza troppe difficoltà, dei diversi componenti precedentemente realizzati.

Nell’ambiente assembly la mia metodologia di lavoro è stata quella di procedere per sottoassiemi. Ho così realizzato sette sottoassiemi tra i quali: “l’asta comando cambio” (di cui ho realizzato anche la tavola in ambiente draft), il “pedale gommato”, la “testa a snodo”.

Sono così arrivato, dall’ assemblaggio dei diversi sottoassiemi, all’ assieme finale: la “pedana pilota sinistra della Benelli Tornado”.

Veramente utile è stata la possibilità di poter modificare i diversi componenti dall’ambiente di assieme. Infatti in questo modo rimane molto più semplice (potendo continuare a vedere tutti gli elementi nelle loro posizioni reciproche) correggere le eventuali interferenze.

Per esempio durante l’inserimento della molla, dopo aver constatato (con l’opportuno comando) la presenza di una interferenza tra la molla stessa e la pedana sinistra, ho proceduto (dall’ambiente assembly) alla modifica della posizione del foro (ferma molla) nella pedana.

                                                                                                     

Una delle carenze (constatata anche con il prof. Mandorli) dell’ambiente assembly è, a mio avviso, quella di non generare nessun messaggio di attenzione nel caso in cui vengano accoppiati (per esempio) una vite M6 con un foro M8. L’unico modo per accorgersi di un errore di questo tipo è quindi  quello di verificare, vite per vite, la presenza o meno di interferenza tra essa  e madrevite.

I vincoli maggiormente utilizzati durante l’assemblaggio sono stati: allineamento assiale, allinea planare, accoppia e, anche se per due sole volte (di estrema utilità), il vincolo collega.

Finito l’assieme ho subito accertato la validità dei vincoli da me precedentemente inseriti verificando (dando un moto di rotazione al pedale cambio) la correttezza del moto della catena cinematica nel suo assieme.

Mi sono così reso conto della necessità di modellare (nell’ambiente part) e di inserire quindi nell’assieme un nuovo elemento: “l’alberino cambio”.

Infatti grazie “all’alberino cambio” (vincolato da me a terra) ho potuto inserire il vincolo di assialità alla “leva comando cambio” ed ottenere quindi una corretta cinematica dell’assieme.

Infine voglio sottolineare che (come logicamente doveva essere) gli unici elementi vincolati a terra sono “l’alberino cambio” ed “il supporto pedana sinistra”.

  

Ambiente Draft

 

Anche per questa sezione ho svolto con estrema utilità l’esercitazione proposta (veramente completa).

Ho così realizzato la messa in tavola dei seguenti file part e file assembly:

 

-         Anello elastico (part).

-         Perno per pedana (part).

-         Dado basso (part).

-         Testa a snodo (part).

-         Asta comando cambio (part).

-         Supporto pedana sinistra (part).

-         Assieme asta comando cambio (assembly).

-         Vista esplosa (assembly).

-         Assieme finale (assembly).

 

Ho deciso (come per l’ambiente part) di iniziare dalla messa in tavola dei componenti più semplici in modo tale da prendere confidenza con i diversi comandi disponibili senza troppe difficoltà.

Comunque questo ambiente (ben note le nozioni di disegno meccanico), come del resto l’ambiente assembly, si è dimostrato piuttosto intuitivo ed agevole (anche per un principiante del Solid Edge come me).

 

 

DESCRIZIONE DELLE DIFFICOLTA’ INCONTRATE E

DELLE SOLUZIONI INDIVIDUATE

 

 

- Modellazione della “Gomma” del pedale cambio.

 

Ho deciso di inserire la trattazione di questo elemento nel presente capitolo poiché la sua realizzazione è  stata abbastanza sofferta.

Dovendo la “gomma” essere inserita sul pedale cambio è necessario che la sua superficie interna (cavità) riproduca esattamente la superficie esterna del pedale (volendo simulare esattamente la realtà) senza che si verifichi interferenza e tanto meno gioco nell’accoppiamento.

 

Il primo tipo di approccio per la modellazione si è basato sulla:

- riproduzione esatta dello schizzo utilizzato per la modellazione del pedale,  protusione di scorrimento, spessoramento, scavo di scorrimento (utilizzando lo schizzo iniziale) ed infine raccordatura interna della cavità.

 

Questo approccio è però andato più volte a mal fine a causa di:

-         interferenze in fase di assemblaggio.

-         impossibilità di assemblaggio della gomma sul pedale.

  

Così, dopo essermi consigliato con il prof. Mandorli, ho provato a cambiare strategia di modellazione ed esattamente (come indica anche la edgebar dell’immagine sotto riportata):

-         Creazione della superficie di offset (con distanza nulla) della punta del “pedale cambio”.

-         Rilascio del genitore della superficie di offset.

-         Copia della parte della punta del “pedale cambio”.

-         Spessoramento ( [3mm] )della copia di parte (punta pedale cambio).

-         Feature booleana (sottrai) della superficie di offset iniziale.

 

FINALMENTE  ho ottenuto un calco perfetto (internamente alla gomma) della superficie esterna della punta del pedale.

Infatti il comando feature booleana (sottrai) permette proprio di ottenere un “negativo” o “calco” in uno stampo, di una superficie desiderata.

Dopodichè ho completato la modellazione della “gomma” praticando sulla superficie laterale di essa 6 scavi di scorrimento (singolo percorso e sezione trasversale). Questi rappresentano le tacche antisdrucciolo presenti sulla gomma reale.

Voglio evidenziare come in questo caso non mi sia stato possibile utilizzare il comando di campitura in quanto la superficie da modellare non è né piana né di dimensioni costanti. Ho dovuto perciò realizzare 6 piani paralleli e disegnare su ognuno di essi la sezione di scavo.

Infine ho completato l’elemento con dei raccordi di rifinitura finale.

 

 

 

 - Modellazione della “pedana sinistra” e del “pedale cambio”.

 

Per quanto riguarda la “pedana sinistra”, la difficoltà principale è stata nel modellare il corpo longitudinale indicato dalla freccia gialla: 

-         Creazione del primo schizzo come sezione di riferimento per la successiva protusione.

-       Utilizzo del comando scala gli elementi selezionati (ambiente part_disegna) per la creazione del secondo schizzo (proporzionale al    primo) su di un nuovo piano (parallelo a quello del primo schizzo).

-        Creazione di due piani per tre punti.

-        Creazione di due curve guida (schizzi) per la successiva protusione.

-        Protusione di scorrimento (percorsi multipli e sezioni trasversali).

-        Protusione di loft.

 

Dopodichè ho generato lo scavo grande attraverso uno scavo di loft.

Anche in questo caso (come per la gomma), per ricavare le 7 tacche antisdrucciolo non ho potuto utilizzare il comando campitura a causa della particolare conformazione della superficie di base.

 

Per quello che riguarda il “pedale cambio”, la difficoltà principale è stata nel modellare il “braccio” (freccia rossa) e la punta (freccia gialla).

La modellazione del braccio è stata possibile attraverso il comando di: protusione di scorrimento (percorsi multipli e sezioni trasversali), dopo aver disegnato diversi schizzi su più piani di riferimento ed un percorso guida (curva per punti chiave).

Voglio sottolineare che per avere una corretta intersezione e raccordatura tra braccio e gambo del pedale, è stato necessario disegnare il primo schizzo del braccio (da cui parte la protusione) su di un pano passante per il centro del foro grande del gambo (vedere file part). Solo successivamente (altrimenti rimarrebbe l’inizio della protusione all’interno del foro grande), scavando il gambo con il foro grande, ho eliminato la parte iniziale della protusione.

La modellazione della punta ha invece richiesto: una protusione di loft ed una di scorrimento (singolo percorso e sezione trasversale) e successivamente uno scavo semplice.

Molto complessa è stata anche la successiva fase di raccordo dei diversi spigoli e delle intersezioni.

  

- Assemblaggio della “gomma”.

 

In ambiente assembly l’unica difficoltà incontrata (come precedentemente accennato) è stata nell’inserimento della molla.

Infatti oltre alla rimodellazione (in ambiente assembly) del foro (di fermo molla) della pedana, ho dovuto porre molta attenzione nel posizionamento dei vincoli affinché la molla risultasse isostatica e montata nella corretta posizione.

Ho raggiunto tale obbiettivo ponendo una relazione di allineamento assiale ad un primo asse di riferimento della molla ed un’altra relazione di allineamento assiale  ad un secondo asse di riferimento della molla (normale al precedente).