Спецкурс «Оператор ЭВМ»

Занятие 10

Тема «Основы проектирования в среде SOLIDWORKS»

Задания:

1. Изучить тему (лекционный материал расположен ниже )

2. Ответить на вопросы по теме и направить по адресу ведущего преподавателя

(по подгруппам):

Бусыгина Татьяна Сергеевна: BusyginaTS@volgatech.net (или

https://vk.com/id90087665)

Козырева Мария Петровна: KozyrevaMP@volgatech.net

Срок выполнения заданий по занятиям 8-13: до 3 июня

Контрольные вопросы:

1. Какие способы создания объемных тел существуют в SolidWorks

(перечислить)?

2. Из каких элементов состоит окно программы SolidWorks (перечислить)?

3. Каков порядок создания эскиза объемной модели в SolidWorks

(перечислить)?

4. Какие режимы отображения модели существуют в SolidWorks (перечислить)?

Лекционный материал

Кратко о САПР (система автоматизированного проектирования)

На данный момент в области САПР подвизается более десятка программ,

каждая из которых занимает свою «экологическую» нишу. Мир САПР очень

жесток, поскольку стоимость некоторых программных продуктов доходит до сотен

тысяч долларов за копию (за одну копию!), отсюда вытекает свирепая конкуренция

за потребителя. Следовательно, выживают только те, кто может предложить нечто

очень полезное и нужное, что соответствует потраченным средствам.

Условно сферу машиностроительных САПР можно разделить на три ступени

(названы те, которые первыми вспомнились автору):

Легкие САПР, например отечественный «Компас», B-CAD. Цена в пределах

2500-3 000$;

Средние, AutoCAD, SolidWorks, Inventor, IntelliCAD. Цена в пределах 8500-

10 000$;

Тяжелые, Unigraphics, Pro-Engineer, Catia. Цена в пределах 100 000$ и

больше.

Программа, которую мы будем изучать в данном цикле, SolidWorks (далее

просто SW), является одним из мировых лидеров в области систем

автоматизированного проектирования среднего уровня. Удобство и простота

работы совмещаются в ней с мощью, продуманным и ясным интерфейсом, с

системами управления жизненным циклом изделий.

Построение твёрдых объемных тел Процесс создания объёмной детали состоит из нескольких ступеней: ступень

создания базового объёмного тела, и ступеней «порчи» этого тела, то есть

вырезания в нём отверстий, приклеивания дополнительных элементов, гибки,

скручивания и пр. операций.

Если быть честным, то способов (операций) по созданию базовых тел в

SolidWorks всего четыре. Для примеров и изучения возьмем профиль квадрата,

рис. 1.

Рис. 1. Профиль квадрата для экспериментов

Первый способ – это выдавливание (Extrude, extrusion). Суть его та же, что и

выдавливание теста через сетку в мясорубке. Тесто получит тот профиль, который

имеют отверстия в сетке. В результате из нашего квадратного профиля получится

фигура изображенная на рис. 2.

Рис. 2.Результат выдавливания

Если задать дистанцию выдавливания больше чем сторона куба, то получим

параллелепипед – брусок, имеющий в поперечном сечении наш квадратный

профиль. Выдавливание как операция имеет множество настроек и вариантов, о

которых подробнее будет сказано дальше, в ходе изучения программы.

Второй способ получения объемных тел – вращение (Revolve). Способ идеально

подходит для создания деталей, получаемых обтачиванием на станках. То есть

валов, осей, шкивов, колес, стаканов и пр. Также способ удобен для моделирования

литых изделий, имеющих округлую форму и ось вращения. Например, крышек

канализационных колодцев. Результат операции вращения показан на рис. 3, здесь

ось вращения отстоит от профиля на некоторое расстояние.

Рис. 3.Тело вращения

Третий способ представляет собой изощренный вариант первого, это

выдавливание по траектории (Sweep). В этом случае кроме исходного профиля

задается еще и траектория движения этого профиля. В результате получается что-

то вроде трубопровода, см. рис. 4.

Рис. 4.Кольцо и траектория дают трубопровод

Четвертый способ широко используется при оформлении различных праздничных

мероприятий. Правда, люди его использующие, скорее всего не знают, что он

называется построением по сечениям (Loft, лофтинг). Суть его такова – берется

проволочный каркас, скажем несколько колец, и на него натягивается ткань.

Получается поверхность, имеющая в местах каркаса определенное сечение, а

между каркасами - какую-то переходную поверхность. В качестве примера см. рис.

5.

Рис. 5.Натягивание поверхности по сечениям от 4-

хугольника к 8

Лофтинг как метод создания машиностроительных деталей используется в

основном в областях, связанных с оформительскими задачами. Это и внешний вид

автомобилей, и бытовых приборов, и дверных ручек и прочих «кривых-косых»

поверхностей.

Основы создания профилей (эскизов)

Как уже было сказано выше, объемное тело получается из первоначального

контура – профиля (эскиза) путем придания ему объема с помощью разных

операций. Профиль обладает рядом требований к построению, о которых нужно

помнить всегда.

Требований немного и потому они весьма важны.

В реальной жизни мы практически всегда неточны. Причем размер неточностей

весьма разный. Подумаешь пара лишних километров для водителя-дальнобойщика,

или полмиллиметра для плотника по срубам. Или 3 грамма для грузовика с

картофелем. Так и в обычном «карандашном» черчении мы делаем множество

допусков, которые понятны человеку. По-крайней мере, человеку

подготовленному. Скажем, на рис. 6 целых три допущения, понятных человеку и

совершенно «возмутительных» с точки зрения программ автоматизированного

проектирования.

52,

76 m

m

23,24 mm

16,8

3 m

m

72,83 mm

40,51 mm

7,0

9 m

m

Рис. 6.Пример «обычного» чертежа

Первое – вырез вверху центрирован, и потому не указано расстояние от края

детали до края выреза (слева или справа). Второе – вырубка по центру

центрирована по вертикали и потому не указано расстояние от верха/низа детали

до выреза. Третье – вырубка по центру центрирована по горизонтали и потому не

указано расстояние от правого/левого бока детали до выреза.

На рис. 7 показаны с увеличением еще несколько мелких огрехов на чертеже,

несущественных с точки зрения человека, и выносящих «смертный» приговор его

компьютерному воплощению.

Рис. 7.Огрехи обычного

чертежа

На первой выноске отчетливо видно, что две линии не замыкаются, то есть

просто не доходят друг до друга. На второй они имеют «хвосты», выступающие за

линии. На третьей линия наложена на линию.

Именно поэтому умные люди, решили облегчить жизнь бедным

конструкторам. А именно придумали систему помощи, которая сама привязывает

концы линий, центры окружностей и эллипсов к другим концам и центрам и

прочим нужным местам на чертеже. Без системы таких привязок нечего и думать

создать профиль, который устроил бы привередливые программы. Таким

механизмом привязок обладают все программы автоматизированного

проектирования, ибо без них там делать вообще нечего!

Виды привязок

Умение ловко использовать

механизм привязок означает быстрое и

правильное проектирование без

утомительного вылавливания ошибок и

бесконечной подгонки элементов

профилей под нужные параметры.

Точек, к которым курсор может

«прилипать», довольно много и они не

ограничиваются только концами линий. В

SolidWorks как правило автоматически

включены все возможные привязки, но при

необходимости ряд из них можно

отключить. Задается всё это через главное

меню программы: Инструменты –

Параметры, см. рис. 8.

Рис. 8.Окно привязок

Сами пояснения к самым частым привязкам/ограничениям (и их значки) показаны

на рисунках ниже.

Интерфейс программы

Как и любая программа, написанная в стиле Microsoft Windows, SolidWorks

содержит главное меню вверху окна, панели с наборами кнопок, рабочее

пространство (или окно документа) и строку состояния (статуса). Кроме того,

имеется еще одна важнейшая панель, появление которой вызвано спецификой

программы – браузер, или дерево построения. О её важности свидетельствует

хотя бы тот факт, что закрыть её нельзя. Все остальное убрать с экрана можно, а

браузер – нет. Впрочем, без него ничего и не создать. При первом запуске

программы под диспетчером команд и под кнопками операций будут отображаться

подписи – названия кнопок.

Рис. 9.Окно SolidWorks

Основными элементами окна являются:

- браузер, или дерево построения, в котором отображаются операции,

формирующие деталь. В нем также указываются дополнительные объекты,

которые требуются для построения детали, например, плоскости или оси. В

режиме рисования эскиза там отображаются параметры создаваемых объектов.

При выборе нескольких объектов эскиза в браузере отображаются их взаимосвязи

и ограничения. В режиме рисования, сборок, или при выделении нескольких

объектов вместо дерева построения отображается менеджер свойств (Property

manager).

- панель видов, позволяет вам выбрать, в какой ориентации вы хотите

полюбоваться своей деталью (сверху, справа, слева, сзади, спереди и пр.).

- диспетчер команд, содержит группу кнопок, переключающих режимы работы.

- панель режимов просмотра, содержит ряд кнопок переключающих способ показа

детали.

- панель операций, на ней показываются кнопки, которые используются в данном

режиме работы. Содержимое панели меняется в зависимости от того, что вы

делаете.

- стандартная панель содержит обычные операции с файлами, и ряд

дополнительных кнопок

По центру рабочего поля имеется малозаметный, но очень важный объект – центр

координат. Поскольку рабочее поле бесконечно, а компьютер нуждается в

однозначном определении положения детали, введено понятие «пупа Земли»–

точки отчета.

Создание эскизов

Прежде чем вы начнете рисовать, нужно иметь в виду, что умеет программа

рисовать (за редким исключением) только на плоских поверхностях! Тогда перед

рисованием чего-либо вам нужно выбрать такую поверхность, щелкнув по ней

ЛКМ, или же выбрать существующую плоскость. По умолчанию, уже в момент

создания пустого документа программа предлагает три мировые плоскости,

которые в дереве построения обозначены как Спереди, Сверху и Справа (может

быть написано Front, Top, Right). И проходят они соответственно через центр

координат, обозначенный как Исходная точка.

Для того чтобы начать рисовать, вам нужно выбрать любую плоскость в

дереве построения, то есть просто щелкнуть по ней ЛКМ. Она сразу же будет

схематически показана в рабочем пространстве. После чего на стандартной

панели найдите кнопку Эскиз - и нажмите ее. Если таковую вдруг не можете

найти, нажмите кнопку ( , ) на панели

диспетчера команд. Нажимать надо саму кнопку, а не стрелочку вниз. После чего

панель операций поменяется на панель инструментов эскиза, и вы на ней сможете

найти кнопку ( ). Также вы можете щелкнуть ПКМ по названию

плоскости в браузере, тогда в контекстном меню будет пункт вставки эскиза.

Для удобства изучения программы, можно щёлкнуть по панели рисования

(операций) правой кнопкой мышки, и в контекстном меню выбрать строчку

Отображение описания. Тогда программа под кнопками будет выводить их краткое

название. Минусом этого режима является то, что кнопки не будут помещаться по

ширине экрана. Рядом, на панели операций появится набор кнопок рисования

простых геометрических фигур.

Таким образом, нажав кнопку или , вы входите в режим эскиза.

Вам нужно запомнить, что только в этом режиме вы можете рисовать какие-либо

объекты или задавать и менять их размеры. Типичной ошибкой начинающих

пользователей является выход из режима эскиза с последующей попыткой задать и

изменить размеры объектов. В этом случае программа размеры проставляет только

справочные, т. е. показывает расстояние между объектами, но не разрешает ими

управлять.

После рисования объектов эскиза или его изменения, для последующих

операций с объемными объектами вам нужно выйти из режима эскиза. Для этого

нужно снова нажать кнопку ( ) или же в

правом верхнем углу рабочего пространства

появляется новый элемент – уголок . И только

после выхода из режима эскиза вы сможете

приступить к операциям по получению объемных

тел.

Иногда начинающие пользователи сразу нажимают кнопку входа в режим

эскиза , не выбрав предварительно никакой плоскости или плоской

поверхности. Тогда в браузере выскакивает свиток, показанный на рис. 10а.

Одновременно в рабочем пространстве SolidWorks отображает три мировые

плоскости. Для выбора любой из них надо просто указать стрелкой мышки на

границу желаемой плоскости, рис. 10б, и щелкнуть ЛКМ. После этого программа

самостоятельно повернет выбранную плоскость перпендикулярно вашему взгляду.

а) б) Рис. 10.Выбор

плоскости рисования

Еще одна ошибка, на которые регулярно и с удовольствием наступают

начинающие пользователи – это вход в режим трёхмерного эскиза кнопкой (

). В этом случае вы получите эскиз, который имеет возможность изгибаться

в пространстве в третьем измерении. Для большинства операций получения

объёмных тел такой эскиз непригоден. Посему, будьте внимательны. Если эти

грабли являются вашими любимыми, то перейдите к упражнению «Настройка

панелей инструментов», и вы сможете избежать нелепых ошибок.

Итак, нажмите кнопку или - , выберите любую плоскость,

и можно приступать к экспериментам. После входа в режим эскиза панель

операций сменится на панель инструментов рисования, и состав кнопок будет

примерно таким -

Попробуйте указать на начало координат и рядом с курсором вы сразу заметите

желтый квадратик - . Таким образом, SolidWorks показывает, что щелчок в

этом месте автоматически задаст взаимосвязь «совпадение». Чтобы отключить

создание точек, еще раз нажмите кнопку ( ) или нажмите клавишу Esc.

Рис. 11.Трекинг объектов

Само собой, что точки, которые вы сейчас создали, имеют произвольные

координаты. И, кроме того, они не закреплены! Поэтому мы рассмотрим, каким

образом можно точки закрепить на месте. Для этого у вас есть два варианта –

использовать инструмент размеров и использовать свойства самой точки как

объекта эскиза.

Сразу хотелось бы отметить, что второй вариант является нежелательным,

поскольку не фиксирует объект на месте, а просто перемещает его. Выделите

любую точку, она станет ярко-зеленого цвета, а вместо браузера появится

менеджер свойств, в котором сразу отобразится набор свойств точки, см. рис. 19.

Рис. 12.Свойства точки

Надеемся, из рисунка понятно, куда вписать нужные координаты. Однако, задание

координат, еще раз подчеркиваем, не фиксирует точку на месте! И если вы

попробуете задать размеры от других точек/объектов эскиза, то данная точка

«уедет». Чтобы она у вас «прилипла» навсегда, вам нужно для нее задать

взаимосвязь «фиксированный», нажав кнопку . Точка будет

«приколочена» к определенному месту, и уже не будет съезжать с него, а в свитке

взаимосвязей появится надпись «зафиксирован». Тогда вы можете опираться на

нее, чтобы определить положение других объектов эскиза.

В качестве контрольного списка – для объекта нужны:

размеры, описывающие положение (горизонтальные/вертикальные/угловые);

размеры, задающие величину (длина, радиус, кривизна);

взаимосвязи геометрические (вертикальность, горизонтальность линий,

параллельность и пр.).

Старайтесь всегда использовать полностью определённые эскизы, в противном

случае вы рискуете получить с трудом выявляемые проблемы при дальнейшем

перестроении и проектировании модели.

Ориентация и перемещение видов

Поскольку при проектировании работать вам придётся с объемной моделью,

постольку вы должны уметь рассмотреть её во всех прелестях. Наиболее часто

приходится менять масштаб модели, то есть рассматривать её с увеличением или

наоборот с уменьшением.

Чтобы повернуть модель на определенный угол. После вращения плоскости

рисования, вернуть её мышкой в первоначальное положение проблемно. Хотя

иногда удобнее чертить, когда плоскость эскиза видна наискосок. Если же решили

вернуть плоскость в положение перпендикулярное вашему взгляду, можете

выбрать соответствующую ориентацию в списке видов ,

расположенном внизу окна. Открыв его, вы увидите ряд стандартных

проекционных видов на модель, а также несколько видов объемного отображения.

Такой же результат можно получить, если вы нажмёте клавишу Пробел, тогда

откроется окно выбора ориентации.

Рис. 13.Настройка клавиш

Виды и способы отображения объектов

Во всех программах САПР есть кнопки, которые позволяют облегчить жизнь,

как самой программе, так и конструктору, работающему с этой программой. Ряд

таких кнопок мы сейчас и рассмотрим. Касаются они способов показа моделей и

элементов моделей. И располагаются на панели инструментов вида.

Сейчас панель видов имеет такой вид:

- .

Набор кнопок способов показа модели ( ), позволяет изменить

внешний вид модели на экране. Все пять режимов соответственно порядку

расположения кнопок на панели показаны на рисунке ниже.

а) режим каркаса б) невидимые линии пунктирны

в) невидимые линии не показываются г) закраска с кромками

д) закраска без кромок

Рис. 14.Различные режимы отображения модели

Наиболее удобным с точки зрения авторов является режим закраски с

кромками. В этом режиме видны линии перехода между поверхностями и это

очень облегчает выбор кромок в различных операциях. Режим каркаса удобен,

когда нужно видеть сквозь деталь, например, если вы строите с одной стороны

детали, а привязывать эскиз нужно к элементам на противоположной стороне.

Пунктирные невидимые линии удобны, если в режиме каркаса экран становится

сплошь закрашенным множеством линий. Режим скрывания невидимых линий

имитирует чертеж на бумаге и удобен, когда вы работаете с моделью прозрачной.

Тогда линии на той противоположной стороне модели не видны. Также и не видны

линии перехода скруглений в плоскость. Закраска без кромок (последний режим)

показывает, как выглядит живое изделие.

Рис. 15.Деревянная модель

Кнопки отключение/включения вспомогательных элементов

позволяют спрятать эти самые элементы, чтобы не

мешали при работе. Режимы с включенными и отключенными кнопками показаны

ниже.

Отображение включено Отображение

отключено

Примечание

- прячет или показывает

плоскости, которые вы сделали

видимыми в дереве построения.

- прячет или показывает оси,

которые вы создали сами и

сделали видимыми в дереве

построения.

- прячет или показывает

временные оси, которые

SolidWorks создает для элементов,

имеющих ось вращения. Это

цилиндры, конусы, сферы,

элементы созданные вращением.

- прячет или показывает

взаимосвязи/ограничения,

эскиза.

- прячет или показывает

эскизы, которые вы сделали

видимыми в дереве построения.

Иногда эскизы поглощенные

операциями создания объёмных

элементов, нужны для построения

других элементов. Например, для

создания массивов использующих

размеры эскиза.

- прячет или показывает

размеры трехмерного эскиза.

Обратите внимание на

нагромождение взаимосвязей,

ограничений и размеров на левом

рисунке. На правом отключен

показ и ограничений и размеров.

На панели вида также имеется ряд кнопок, позволяющих менять масштаб

изображения:

- - изменить в масштаб экрана, изображение всей модели (всех объектов) будет

центрировано и изменено таким образом, чтобы занять все рабочее пространство;

- - выделить рамкой кусочек изображения и увеличить на весь экран;

- - увеличить/уменьшить выбранный объект/объекты на весь экран;

- - вращать вид модели. В режиме модели заменяет среднюю кнопку мыши, в

режиме чертежа поворачивает вид на заданный угол.