För inte så länge sedan var den pneumatiska sidan av en maskin någon annans problem. Den mekaniska konstruktören lade ut ramen, placerade platshållarblock för cylindrar och ventilbankar och skickade modellen till en leverantör av fluidkraftverk som räknade ut slangdragningar, portstorlekar och kapslingspassning på papper (eller i ett separat schemaverktyg). Luft antogs. Sedan väste prototypen.
Idag anländer luftflödessiffrorna först till CAD-arbetsstationen. Borrning, slaglängd, cykelhastighet, SCFM-behov, ventilens Cv, grenrörsportstorlek, kapslingens ventilation och inträngningsklassificering: allt modelleras tillsammans med geometrin, eftersom det är i MCAD som avvägningarna löses.
Den förändringen är viktig för alla som bygger maskiner. En cylinder som ser rätt ut i monteringen kan fortfarande svälta, läcka eller koka sina solenoider i samma ögonblick som riktig luft träffar den.
Luftflödet hör hemma i CAD-modellen från början
En pneumatisk cylinder är en geometrisk del med en flödeshastighetsgräns. Den borrning och slaglängd du ritar bestämmer slagvolymen. Antalet cykler per minut som maskinen måste klara avgör hur snabbt den volymen fylls på. Matningstrycket anger hur mycket fri luft kompressorn måste leverera för att hålla jämna steg. Modellera geometrin utan dessa siffror så har du en kropp som passar inuti en enhet som svälter.
Luftflödesmedveten CAD slutade vara valfri för ett tag sedan. Ställdonets SCFM-appetit styr ventilvalet, ventilens Cv styr portstorleken på grenröret, och grenrörets placering styr slanglängden, vilket återspeglas i tryckfall och så småningom i ställdonshastighet. Om man flyttar en variabel följer de andra med. Det är bättre att se det hända i modellen än på verkstadsgolvet.
SCFM och CFM är inte samma tal
Terminologin sätter konstruktörerna på prov mer än den borde. CFM är volymflödet vid den temperatur och det tryck som råder vid mätpunkten. De två är inte utbytbara. Att blanda ihop dem är orsaken till att en maskin blir underförsörjd.
För en tydligare läsning av den praktiska skillnaden, och varför en kompressors namnskylt, SCFM, alltid kommer att överskrida dess CFM vid linjetryck, är SCFM vs. CFM-uppdelningen från Nigen en användbar introduktion att bokmärka bredvid CAD-arbetsstationen. När skillnaden blir en självklarhet slutar specifikationsblad från ventil-, cylinder- och kompressorleverantörer att motsäga varandra.
Luftflödesspecifikationer Driv ställdonet Modell
Borrdiametern är det enskilt viktigaste talet du kan dra. Luftförbrukningen skalas med kvadraten på borrningen, så ett ställdon som är dimensionerat ett steg större kan på en inbillad inställning fördubbla eller tredubbla den SCFM som resten av systemet måste mata. Slaglängden spelar också roll, men linjärt. Cykelhastigheten multipliceras oavsett vad behovet per slag visar sig vara.
Den andra begränsningen är dimensionell. Om ställdonet måste bytas ut mot standardkomponenter är dess monteringsgeometri inte en fri variabel. Standarder som ISO 6431 för cylindrar med en kolvstång fastställer monteringshålmönster, kolvstångsgängor och portplaceringar över borrhålsområdet 32 till 320 mm. Modellera enligt standarden och alla kvalificerade cylindrar placeras i enheten. Modellera frihand och varje servicebesök blir en specialanpassad komponent.
Manifolden förändrar församlingen
Det är i grenröret som luftflödets ekonomi avgörs. Portstorlekarna måste matcha det Cv som ställdonen behöver. Själva blocket måste sitta tillräckligt nära dessa ställdon så att slanglängden inte äter upp tryckbudgeten. Och materialet måste klara av vad den omgivande miljön än utsätter det för, oavsett om det är kylvätskedimma, avspolning, omgivande värme eller vibrationer.
Att modellera grenröret som en verklig, dimensionerad kropp (inte ett platshållarblock) tvingar fram dessa beslut tidigt. Du ser om ventilstapeln kolliderar med en närliggande rambalk. Du ser om avgasportarna ansluter till en kablage. Du ser om monteringsmönstret landar på en plan yta eller en obekväm svetsfog. Inget av detta syns i ett schema.
Kapslingsklassificeringar begränsar CAD-geometrin
Ett hölje som innehåller magnetventiler, grenrör eller pneumatiska kontroller måste hålla utsidan ute och ofta låta en kontrollerad mängd värme passera. NEMA-klassificeringssystemet definierar vad "håll ute" betyder för en given miljö (damm, droppande olja, vatten från slangar, korrosiv atmosfär), och varje klassificering har direkta geometriska konsekvenser i modellen.
Utdelningen visar sig nedströms
Nedströms, mestadels. När luftflödesspecifikationer styr modellen från början tar samtal om ventildimensionering med pneumatikleverantören minuter istället för dagar. Slangarna blir kortare och rakare eftersom grenröret sitter där det behöver vara.
Prototypcykeltiderna landar nära de beräknade eftersom tryckfallet budgeterades, inte gissades. Och kapslingen levereras med sin klassning intakt eftersom varje genomföring granskades mot tätningsgeometrin innan den första panelen skars ut.
Inget av detta kräver ovanliga verktyg. Det kräver SCFM, Cv, borrning, slaglängd och inträngningsklass för att fungera på modellen som förstklassiga medborgare, inte på ett separat kalkylblad som ingen öppnar förrän driftsättning.
