INTRODUZIONE - gruppo alfa

INTRODUZIONE
L’obiettivo del nostro lavoro è stato quello di modellare un elettroutensile con il software Solid
Edge V15: abbiamo optato per un trapano Bosch modello B310. E’ una versione maneggevole,
dotata di un motore azionato dalla corrente di linea a 220 volt. E’ una macchina che esegue
lavorazioni caratterizzate dall’asportazione di truciolo: lo scopo di questa operazione è quello di
eseguire fori, variamente conformati, nel pezzo in lavorazione.
Nel trapano il moto di taglio, rotatorio continuo, è posseduto dall’utensile e viene trasmesso dal
mandrino tramite un motore elettrico e un cambio di velocità.
Per riuscire nel nostro intento la fase di modellazione è stata preceduta da una attenta analisi del
trapano e dei suoi componenti, con l’obiettivo di capire il funzionamento e determinare le
dimensioni dei pezzi. E’ stato comunque necessario ripetere questa fase altre volte durante la
modellazione poiché spesso mancavano alcune quote necessarie.
Si è trattato ovviamente di un lavoro di gruppo: l’assegnazione a ciascuno di noi dei pezzi da
modellare è stata fatta per sorteggio. La fase successiva è stata dunque quella di realizzare
ciascuno i propri componenti in ambiente Part, per poterli infine assemblare e ottenere il trapano.
Le parti principali sono le seguenti:
•
Guscio esterno
•
Gruppo mandrino
•
Gruppo motore
•
Gruppo pulsante
Per ciascun componente verranno di seguito indicate alcune delle feature principali utilizzate e i
maggiori problemi riscontrati.
1
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TABELLA DIVISIONE DEL LAVORO
N°
PARTE
NOME PARTE
1
FOTO
MEMBRO
NOME FILE
Guscio esterno
Giordano
Francesco
Guscio1.par
Guscio2.par
11
Pulsante
Chimienti
Viviana
Pulsante.par
10
Portapulsante
Chimienti
Viviana
Portapulsante.par
12
Condensatore
Chimienti
Viviana
Condensatore.par
30
Fermacavo
Quarto Filippo
Fermacavo.par
17
Spazzola
Diaferia Marino
Spazzola.par
16
Portaspazzola
Diaferia Marino
Portaspazzola.par
18
Molla
Diaferia Marino
Molla.par
14
Rotore
Quarto Filippo
Rotore.par
3
13
Statore
Quarto Filippo
Statore.par
11
Avvolgimenti
Quarto Filippo
Avvolgimenti.par
15
Ventola
Diaferia Marino
Ventola.par
20
Giunto
Diaferia Marino
Giunto.par
24
Alberino
Cassano
Michele
Alberino.par
21
Ruota dentata
Chimienti
Viviana
Ruotadentata.par
23
Cuscinetto
Cassano
Michele
Cuscinetto.par
22
Anello di tenuta
Cassano
Michele
Anello di tenuta.par
27
Corpo mandrino
Cassano
Michele
Corpo mandrino.par
4
25
Scocca mandrino
Cassano
Michele
Scocca
mandrino.par
26
Ghiera
Cassano
Michele
Ghiera.par
28
Punte
portautensile
Cassano
Michele
Punta_portautensile1.par
29
Punta elicoidale
Chimienti
Viviana
Punta_D2,5.par
31
Spina
Giordano
Francesco
Spina.par
32
Placchetta
Chimienti
Viviana
Placchetta.par
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GUSCIO ESTERNO
L’involucro è composto da due parti che esternamente differiscono solo per la presenza su di una
dei fori che consentono il posizionamento delle viti di serraggio, mentre all’interno presentano
le sedi dei vari pezzi.
Data la geometria complessa della superficie esterna si è ritenuto opportuno inserire le foto
dell’involucro visto da varie angolazioni da cui poi è stato possibile rilevare la geometria di base
per la realizzazione delle features: protrusioni, scavi, superfici blue-surf per le sottrazioni
booleane.
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Per modellare i particolari della parte interna, è stato eseguito prima uno spessoramento, quindi è
stato lavorato l’interno con protrusioni, scavi, nervature; la feature labbro è servita per consentire
la chiusura ad incastro.
Ovviamente, è stato modellato solo metà guscio , l’altra metà è stata ottenuta mediante copia
speculare.
GRUPPO MANDRINO
Il gruppo mandrino è costituito da più componenti: alberino, giunto, cuscinetto, anello di tenuta,
ruota dentata e mandrino. Il mandrino è stato smontato e scomposto nelle sue parti: corpo
mandrino, ghiera, scocca e punta portautensile.
L’alberino è stato ottenuto tramite protrusione di rivoluzione del profilo principale. In seguito,
sono state eseguite delle scanalature per il posizionamento del cuscinetto e dell’anello di tenuta.
L’estremità da collegare al corpo mandrino è stata filettata.
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Il giunto è stato ottenuto con una protrusione, seguita da diversi fori, i più grandi dei quali sono
le sedi dell’albero del mandrino e del rotore, sostenuto da un cuscinetto
Il cuscinetto a sfere solidale all’albero mandrino è del tipo SKF 6200. Nella modellazione è stato
semplificato (non sono state disegnate le sfere). È stato realizzato con una protrusione di
rivoluzione, con asse coincidente a quello dell’albero.
L’anello di tenuta (tipo Seger) è stato ottenuto come semplice protrusione, con 2 forellini.
Per la ruota dentata, è stata usata la feature Protrusione di rivoluzione; è stato eseguito uno scavo
lungo un percorso: come sezione, è stato disegnato il dente, il percorso è un segmento preso su
un piano tangente alla superficie laterale della ruota, inclinato in modo da avere il passo di
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58 mm per farlo ingranare con la punta elicoidale del rotore. Questo scavo è stato poi campito
per 46 ricorrenze.
Il corpo mandrino è stato ottenuto come protrusione di rivoluzione del profilo principale. In
seguito sono stati eseguiti i diversi fori presenti all’interno del pezzo. La difficoltà principale si è
riscontrata nell’esecuzione dei tre fori, in cui si posizionano le punte portautensili, in quanto
dotate di asse inclinato. Il problema è stato risolto con l’ausilio del comando scavo di
scorrimento. La realizzazione dei fori è stata effettuata con il comando di campitura,
disponendoli a 120° tra loro.
Anche la ghiera è stata ricavata con il comando di protrusione di rivoluzione. Poi sono stati
eseguiti diversi fori nella parte centrale e la filettatura su cui ingranano le punte portautensili.
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Infine, per ottenere la dentiera circolare, si è realizzato dapprima lo scavo del contorno del dente
e poi campito per 32 volte.
Le punte portautensile (di cui è stata modellata solo una, perché tutte e tre uguali) è stata ottenuta
mediante una serie di protrusioni circolari e non dei profili frontali.
La scocca è stata realizzata a partire da un cilindro successivamente spessorato di 1 mm e forato
nella parte centrale.
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- Funzionamento :
La punta elicoidale all’estremità dell’albero del rotore ingrana con la ruota dentata solidale
all’albero mandrino mediante collegamento per forzamento; quindi l’albero avvitato sul
mandrino trasmette il moto rotatorio a quest’ultimo su cui viene bloccata la punta utensile.
Il bloccaggio dell’utensile sul mandrino è ottenuto per mezzo di una idonea chiave che girando
la ghiera fa traslare le punte portautensili fino al serraggio.
GRUPPO MOTORE
Il gruppo motore è costituito da rotore, statore, spazzole, portaspazzole e ventola.
Per modellare il rotore sono stati realizzati una serie di cilindri di diverso diametro, uno dei quali
(il commutatore) è a contatto con le spazzole inserite in una opportuna sede (portaspazzole) e
compresse sul rotore grazie ad una molla. Presenta uno scavo circolare con una piccola
scanalatura, che è stata campita lungo tutta la circonferenza per 25 volte. Questo cilindro è
raccordato a quello centrale, di diametro inferiore ed è circondato da avvolgimenti in rame,
raggruppati in un involucro zigrinato. Dopo un’altra parte scanalata, si raggiunge la punta
elicoidale, che trasmette il moto alla ruota dentata solidale all’albero del gruppo mandrino.
Notevoli difficoltà sono state riscontrate nella modellazione della punta, perché il comando
protrusione o scavo elicoidale consente la generazione dell’elica solo se profilo e asse sono sullo
stesso piano. Quindi è stata realizzata una protrusione elicoidale più lunga del dovuto, che è stata
poi tagliata con feature Booleana per renderla fedele alla geometria reale.
Per quanto riguarda lo statore, sono state rilevate le quote che sono servite per disegnare il
profilo in ambiente di Schizzo; a partire da questo, sono bastate una protrusione e uno scavo
centrale.
Il portaspazzole è stato ottenuto con una protrusione del profilo frontale con spessoramento, una
serie di scavi, e 2 cilindri che fungono da spinotto di collegamento per i cavi.
Per realizzare la ventola è stata usata una protrusione di rivoluzione, con vari scavi campiti lungo
tutta la circonferenza per creare le 38 alette.
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Funzionamento :
Nel momento in cui si inserisce la spina nella presa elettrica, il flusso di elettroni si muove dalla
stessa seguendo il cavo. A questo punto, premendo l’interruttore si attiva il contatto che permette
agli elettroni di raggiungere i morsetti presenti sul portaspazzole. Il campo elettrico così generato
crea un campo magnetico indotto che consente la rotazione del rotore.
Infatti, attraverso le spazzole pigiate da due relative molle sul commutatore del motore (quello
che chiamiamo comunemente indotto), arriva la corrente che passa per le spire dell'armatura. In
questa maniera attorno all'armatura si crea un campo magnetico con polarità opposta a quella
dell'armatura; i magneti si attraggano ed il motore comincia a ruotare. Quando i due magneti
sono affiancati, la polarizzazione si inverte, ed i due campi magnetici si respingono. Questa
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sequenza permette all'armatura che è solidale con un albero di farlo ruotare più o meno veloce al
dipendere dell'energia introdotta.
Durante la commutazione da alternata in continua, una modesta parte dell'energia viene dispersa
per l'effetto Joule: è per questo che si rende necessaria la presenza della ventola di
raffreddamento.
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GRUPPO PULSANTE
Il gruppo pulsante è costituito da tre elementi: il pulsante, il portapulsante e il condensatore.
Il pulsante è stato ottenuto per mezzo di una serie di protrusioni e scavi; mentre il profilo
frontale oltre ad essere protruso è stato anche spessorato.
Anche il portapulsante e il condensatore sono stati ricavati mediante protrusioni, scavi e fori.
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Funzionamento:
Premendo il pulsante, si comprime la molla, la cui corsa è direttamente proporzionale alla
velocità di rotazione del mandrino.
Inoltre, è presente un altro tasto, gergalmente chiamato TURBO, che consente di raggiungere
velocità ben più alte.
Tutti i files modellati in ambiente part sono stati successivamente assemblati in ambiente
assembly. Sempre in assembly, in ambiente express route sono stati modellati i cavi dei
collegamenti elettrici. Infine, la messa su tavola dei singoli componenti e del complessivo sono
stati realizzati in ambiente di draft, mentre la simulazione in ambiente di motion.
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