Assiemi in Inventor: i vincoli che servono davvero
Di Fabrizio, progettista meccanico dal 1986
Il primo pezzo fisso, i sei gradi di libertà, i cinque vincoli che bastano per quasi tutto e gli errori che fanno muovere i pezzi quando non devono.
In breve
Un pezzo libero nello spazio ha sei gradi di libertà: si sposta in tre direzioni e gira intorno a tre assi. In un assieme di Inventor i vincoli servono a toglierli, finché ogni pezzo sta dove starebbe montato davvero. Il primo componente è fisso (Ground) e fa da base; gli altri si vincolano ai pezzi che toccano. Per quasi tutti gli assiemi bastano cinque vincoli: Coincidente (Mate), Angolo, Tangente, Inserisci e Simmetria. A ogni pezzo resta libero solo il movimento che ha nella macchina vera.
In questo articolo
- Sei gradi di libertà, e i vincoli che li tolgono
- Il primo pezzo: fisso (Ground)
- I cinque vincoli che servono davvero
- Un esempio: il mozzo sull'albero
- E i giunti?
- Gli errori più comuni
- Dall'assieme alla tavola
- Riferimenti
- Domande frequenti
Sei gradi di libertà, e i vincoli che li tolgono
Quando inserisci un pezzo in un assieme, per Inventor è un pezzo che galleggia: si sposta in tre direzioni e gira intorno a tre assi. Sono i sei gradi di libertà, e ogni vincolo ne toglie qualcuno. Il pezzo è montato quando gli resta solo il movimento che ha davvero: nessuno per una piastra avvitata, uno per una ruota sul suo perno.
Per vedere cosa resta libero, trascini il pezzo con il mouse e guardi come si muove. Oppure accendi il simbolo dei gradi di libertà (Degrees of Freedom), nella scheda della vista: sul pezzo compaiono le frecce dei movimenti che ha ancora.
Il primo pezzo: fisso (Ground)
Un assieme ha bisogno di un punto fermo. In Inventor il primo componente che inserisci diventa fisso (Grounded): nell'albero del modello lo riconosci dalla puntina. Non si muove, e tutti gli altri si vincolano a lui, direttamente o passando da altri pezzi.
Scegli bene chi entra per primo: il basamento, il telaio, la piastra di base. Mentre lo inserisci, con il tasto destro puoi posizionarlo fisso nell'origine (Place Grounded at Origin), così le viste della tavola partono dritte. Di pezzi fissi ne basta uno: quelli fissati per non doverli vincolare restano dove li hai lasciati anche quando cambi il pezzo su cui appoggiano.
I cinque vincoli che servono davvero
Il comando è quello dei vincoli (Constrain), nella scheda dell'assieme; di solito si apre anche con il tasto C. I nomi dei comandi possono cambiare un po' tra le versioni e tra l'interfaccia italiana e quella inglese: tra parentesi trovi il nome inglese, quello che cerchi nella guida di Autodesk.
Coincidente (Mate): contro o a filo
È quello che userai di più. Prende due facce, due assi, due spigoli o due punti e li mette insieme. Sulle facce ha due soluzioni:
- contro (Mate): le facce si guardano, una appoggiata all'altra, come la flangia contro lo spallamento;
- a filo (Flush): le facce stanno sullo stesso piano e guardano dalla stessa parte, come il coperchio a filo con il fianco della cassetta.
Con tutte e due puoi dare una distanza (Offset). Se selezioni due superfici cilindriche, il vincolo mette i loro assi uno sull'altro: il modo più veloce per centrare un perno nel suo foro.
Angolo (Angle)
Fissa l'angolo tra due facce o due spigoli: un braccio inclinato, una staffa a 30°, la rotazione di un pezzo già centrato su un asse. Se cambiando il valore il pezzo salta dalla parte sbagliata, prova un'altra delle sue soluzioni o dai un riferimento in più (Explicit Reference Vector).
Tangente (Tangent)
Tiene a contatto una superficie curva con un piano o con un'altra superficie curva: un rullo su un piano, una camma sul suo rullino, una sfera nella sua sede. Le soluzioni sono fuori e dentro (Outside, Inside).
Inserisci (Insert): viti, perni, boccole
È il vincolo di tutto quello che entra in un foro. Selezioni lo spigolo circolare sotto la testa della vite e lo spigolo del foro: in un passaggio solo Inventor mette gli assi in linea e le facce a contatto. Toglie cinque gradi di libertà; resta la rotazione intorno all'asse, che per una vite non dà fastidio. Nelle versioni recenti c'è anche l'opzione per bloccarla (Lock Rotation). Se la vite entra dalla parte sbagliata, cambi soluzione: opposta o allineata (Opposed, Aligned).
Simmetria (Symmetry)
Tiene due pezzi simmetrici rispetto a un piano: le due ganasce di una morsa rispetto alla mezzeria. Se ne sposti una, l'altra la segue. Usalo dove la simmetria c'è davvero nella macchina, non per comodità.
Un esempio: il mozzo sull'albero
Un albero con uno spallamento, fisso, e un mozzo che ci va sopra fino a battuta. Il mozzo si monta con tre vincoli:
- Coincidente tra il foro del mozzo e l'albero. Selezioni le due superfici cilindriche e gli assi vanno in linea. Restano due gradi di libertà: scorrere e girare.
- Coincidente, soluzione contro, tra la faccia del mozzo e lo spallamento. Il mozzo va a battuta. Resta la rotazione.
- Angolo tra un piano del mozzo e uno dell'albero, oppure un vincolo tra il fianco della linguetta e quello della cava. Zero gradi di libertà.
I primi due si fanno anche in un colpo solo con Inserisci, tra lo spigolo del foro del mozzo e quello dello spallamento.
Un mozzo su un albero fisso. Il vincolo 1 mette gli assi in linea, il 2 porta il mozzo a battuta sullo spallamento, il 3 blocca la rotazione indicata dalla freccia: da sei gradi di libertà a zero.
Dalla pratica
Vincola i pezzi come li monterebbe l'officina: ognuno al pezzo che tocca, nell'ordine di montaggio, sulle superfici che lavorano davvero. Se il mozzo va a battuta sullo spallamento, il vincolo va tra il mozzo e lo spallamento, non tra il mozzo e il basamento. Così, quando cambi una misura, i pezzi si spostano insieme, come farebbero in macchina.
E i giunti?
Accanto ai vincoli, Inventor ha i giunti (Joint). Invece di ragionare per facce, ragioni per movimento: scegli il tipo (rigido, rotazione, scorrimento, cilindrico, planare, sferico) e un'origine su ogni pezzo, e Inventor li unisce lasciando solo il movimento che hai chiesto. Una cerniera è un giunto di rotazione, una guida lineare un giunto di scorrimento.
Io consiglio di cominciare dai vincoli, perché ti obbligano a chiederti quali superfici lavorano, la stessa domanda che ti farai quando quoti il pezzo. Sullo stesso pezzo scegli un modo solo. I vincoli di movimento (Motion), per ingranaggi e cremagliere, e di transizione (Transitional), per le camme, servono a far muovere un meccanismo: per una tavola, all'inizio, no.
Gli errori più comuni
- Troppi vincoli. Ogni grado di libertà si toglie una volta sola. Un vincolo che ripete quello che dice un altro oggi torna, alla prima modifica no.
- Vincoli in conflitto. Chiedono cose diverse allo stesso pezzo: Inventor non crea l'ultimo, o lo segna con un'icona di errore nell'albero. Non cancellare a caso: chiediti quale movimento toglie ognuno.
- Pezzi non vincolati. Messo a occhio, un pezzo sembra montato ma galleggia. Prima di andare in tavola trascina ogni pezzo: deve muoversi solo come in macchina.
- Distanze per far tornare i conti. Qualche decimo tra due facce che dovrebbero toccarsi, messo per togliere un errore, nasconde un pezzo sbagliato. Correggi il pezzo, non il vincolo.
- Vincoli su raccordi e smussi. Quando modifichi il pezzo possono sparire, e con loro il vincolo. Meglio le facce principali, gli assi dei fori, i piani di origine.
Dall'assieme alla tavola
Dall'assieme vincolato nascono la distinta base con i palloncini e il disegno di assieme. Anche l'assieme parte da un template. Se stai cominciando adesso, l'ordine in cui imparare schizzi, pezzi e assiemi è in Inventor da zero.
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Riferimenti
Per i comandi: la guida in linea di Autodesk Inventor della tua versione, alle voci sui vincoli di assieme e sui giunti. Per la tavola di assieme: ISO 7573, distinte (elenchi delle parti); ISO 6433, numeri di riferimento delle parti.
Domande frequenti
Quanti vincoli servono per bloccare un pezzo in Inventor?
Conta quali vincoli, non quanti: un pezzo libero ha sei gradi di libertà e ogni vincolo ne toglie alcuni. Con Inserisci ne togli cinque in un colpo; con due Coincidente, asse su asse e faccia contro faccia, ottieni lo stesso risultato. Il pezzo è a posto quando gli resta solo il movimento che ha nella macchina vera.
Che differenza c'è tra Mate e Flush in Inventor?
Sono le due soluzioni del vincolo Coincidente. Con Mate le facce si guardano, una appoggiata all'altra; con Flush stanno sullo stesso piano e guardano dalla stessa parte, a filo. Con tutte e due puoi dare una distanza tra le facce.
Perché un pezzo dell'assieme si muove anche se l'ho vincolato?
Perché gli resta ancora un grado di libertà: spesso è la rotazione intorno all'asse, dopo un Inserisci o un vincolo asse su asse. Trascinalo e guarda come si muove, oppure accendi il simbolo dei gradi di libertà. Se quel movimento c'è anche nella macchina, lascialo libero.
Meglio i vincoli o i giunti in Inventor?
Funzionano tutti e due. I vincoli ragionano per superfici, i giunti per movimento: a chi comincia consiglio i vincoli, perché obbligano a pensare a quali facce lavorano. Sullo stesso pezzo conviene usare un modo solo, così il file si capisce.
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