Содержание
1 Введение
2 Задание на расчетно-графическую работу
3 Программа Solid Works и описание хода построения заданной детали
4 Трехмерная модель полученная в результате построений
5 Переход от модели к чертежу
6 Литература
1 Введение
Одним из передовых направлений в машиностроительном моделировании является прикладной пакет программ – Solid Works. Пакет является наиболее удобным и доступным в освоении.
1995 Год стал переломным для мирового рынка CAD/CAM-систем массового применения. Впервые за долгое время пакеты твердотельного параметрического моделирования с промышленными возможностями стали доступны пользователям персональных компьютеров. Одно из лучших решений такого уровня смогла предложить американская компания SolidWorks Corporation. Созданная в 1993 году, эта фирма уже через два года, в ноябре 1995-го, выпустила на базе геометрического ядра Parasolid свой первый программный продукт.
Пакет твердотельного параметрического моделирования SolidWorks 95 сразу занял ведущие позиции среди продуктов этого класса. К середине 90-х годов многие конструкторы и технологи во всем мире практически одновременно пришли к одинаковому выводу - для того, чтобы повысить эффективность своего труда и качество разрабатываемой продукции, необходимо срочно переходить от работы в смешанной среде двумерной графики и трехмерного моделирования к использованию объемных моделей, в качестве основных объектов проектирования. В поисках максимально подходящей для решения поставленной задачи системы пользователи определили требования к ней - стандартный и интуитивно понятный пользовательский интерфейс, возможность эффективного твердотельного моделирования на промышленном уровне и. конечно, наиболее привлекательная цена при высокой эффективности пакета.
Создатели системы SolidWorks учли все эти требования, и, таким образом, дали возможность десяткам тысяч конструкторов использовать на своих персональных рабочих местах новейшие достижения науки в области технологий CAD/CAM.
Вкратце приведем особенности параметрического моделирования в Solid Works : - Возможность описания объектов размерами – является важным свойством среди малораспространенных пакетов трехмерной графики. В том же 3DSMAX параметры -размеры есть только у примитивов (например радиус у круга), во всех остальных случаях единственный способ изменить элемент - поменять координаты вершин или контрольных точек. - Связи - описывать элементы можно не только размерами, но и связями, (перпендикулярность, колиниарность, касательность, концентричность, равенство и т.д.) - Изменение элемента на любом этапе моделирования. Эта особенность ударными темпами внедряется во все пакеты трехмерной графики. Так, в 3DSMAX с версии 3.0 у boolean'ов появилась опция Extract Operand, позволяющая редактировать параметры отдельных операндов. Тем не менее, в графических пакетах все это еще слаборазвито.
- Переход от модели сразу непосредственно к чертежу – важнейшая особенность отличающая Solid Works как от программ трехмерной графики так и от пакетов технического проектирования, причем все изменения вступают в силу автоматически как на чертеже так и в модели так и в сборке, хотя изменяем мы только либо чертеж либо модель.
Структура модели в Solid Works такая же, как и во всех пакетах параметрического моделирования. В основе модели лежат конструкционные элементы - плоскости, точки или оси, на которых из "элементов эскиза" (т.е., отрезков, дуг и т.д) строятся "эскизы" - 2-х или 3-х мерные кривые, как правило замкнутые. Аналог в графических пакетах - shapes. Эскизы, в свою очередь, являются основой для "элементов детали" (рис 2.) из которых строится деталь (рис 3.). Элементы детали являются аналогами 3DSMAX' овских modifer'ов, таких как Lathe, Extrude и пр. Два отличия - отсутствие специальной команды boolean, элементы сразу создаются слитыми или вырезанными; операция intrersection не поддерживается. Другое отличие - элементы детали не могут разделяться пространством. Если вы попытаетесь нарисовать два цилиндра, нигде не пересекающихся (точнее, не имеющие ни одной общей кромки или грани) - из этого ничего не выйдет.
2 Задание на расчетно-графическую работу
Построить с помощью программного пакета машиностроительного моделирования «SOLID WORKS 2001» Деталь, данную в чертеже и приведенную ниже на рисунке.
3. Программа SolidWorks и описание хода построения заданной детали
В начале, из меню ПУСК – ПРОГРАММЫ – Solid Works 2001- Запускаем приложение Solid Works 2001.
Далее в распахнувшемся окне – В меню программы выбираем создать новый документ и в открывшемся меню выделяем мышкой пиктограмму «ДЕТАЛЬ» – и нажимаем кнопку «ОК».
Рис 3.1
Открывается рабочее окно программы « Solid Works 2001- [Деталь 1] »
Рис 3.2
Наша деталь – типа ШТУЦЦЕР – представляет собой тело вращение, имеет несколько диаметральных переходов, одна ступень представляет из себя шестигранник с размером описываемой окружности 56 мм. Соответственно сторона шестигранника равна радиусу этой окружности – 28 мм.
Построение эскиза а затем и модели этого шестигранника а также сопряженного с его гранями фасками 3х45 мм. – представляет собой наиболее трудоемкий процесс нашего построения.
Для создания реалистичного построения шестигранника и его фасок воспользуемся методом «СОЗДАНИЕ ЭЛЕМЕНТА ПО СЕЧЕНИЯМ». Для этого необходимо в левой части окна « Solid Works 2001- [Деталь 1] » - в так называемом «Feature Manager» - дереве конструирования выбрать пункт (сечение) – «СПЕРЕДИ» затем последовательно несколько раз, удерживая клавишу «Ctrl» и путем перетаскивания курсором границы передней плоскости, последовательно получаем 3 клонированных передних плоскостей.
Далее от нулевой точки распределяем эти плоскости на расстояния соответственно 3, 9, 12 мм. На данном рисунке как раз наглядно показано распределение плоскостей.
Рис 3.3
Выбрав нулевую точку в дереве конструирования двойным щелчком, включаем режим «ЭСКИЗ 1» - в правом меню включаем кнопку «ОКРУЖНОСТЬ» и видоизмененным курсором идем к нулевой точке, в момент пересечения с центральной точкой курсор сигнализирует оранжевым значком, далее левой кнопкой мыши устанавливаем центр и двигая мышью в сторону начинаем растягивать окружность до нужного нам радиуса – 24 мм. Повторным нажатием левой кнопки мыши при достижении нужного значения – формируется окружность «ЭСКИЗА 1». Необходимым условием моделирования в пакете Solid Works 2001, является определение эскиза (или описание его размером и связями). Для этого в правой части окна выбираем пиктограмму «РАЗМЕР» и коснувшись контура полученной окружности в противоположных точках – курсор принимает вид размерной линии и дает возможность разместить текущий размер в удобном для нас виде и в удобном для нас месте. После того как эскиз становится определенным - его контур с синего цвета преобразуется в контур черного цвета. В самом низу окна – есть так называемая полоска состояния – в ней так же можно увидеть, что наша фигура определена.
Рис 3.4
После того как первый эскиз – представляющий окружность, создан, вызвав правой кнопкой мыши всплывающее окно свойств, выбираем пункт «ЗАКРЫТЬ ЭСКИЗ», и переходим на следующую плоскость – плоскость 1, щелкая по контуру мышкой. Аналогично выше написанному, снова включаем режим эскиза. В дереве конструирования открывается новый пункт «ЭСКИЗ 2». Эскиз 2 представляет собой правильный шестиугольник со стороной равной радиусу описываемой его окружности – 28 мм. Для построения эскиза воспользуемся инструментом «ЛИНИЯ», предварительно нужно для легкости построения в текущей плоскости построить сначала окружность (аналогично предыдущему построению но без определения размером) и провести горизонтальную линию симметрии. Далее на основе контура окружности откладываем три отрезка равной длинны 28 мм. В результате получаем трапецию (Рис 3.5). Путем выделения этих отрезков курсором с удерживаемой клавишей «Ctrl» с осевой линии – выделяем эту группу, затем в правой части меню кликнув на пиктограмке «ЗЕРКАЛЬНОЕ ОТОБРАЖЕНИЕ», получаем копию трапеции ниже осевой линии. Удалив предварительно построенную окружность и осевую линию – получаем лишь один эскиз правильного шестиугольника. Дальнейшей нашей задачей является его определение. Для этого мы выбрав пункт «РАЗМЕР» - определяем сторону шестигранника, так же необходимо установить для нашего эскиза в плоскости-1 – взаимосвязь, для этого нажмем кнопку «ДОБАВИТЬ ВЗАИМОСВЯЗЬ» в правой части окна. Открывшееся окно «ДОБАВИТЬ ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ» (Рис 3.6), позволяет сделать привязку объекта эскиза к определенному порядку построения схемы изображения. В нашем случае нужно просто поставить галочку в пункте «ЗАФИКСИРОВАТЬ» - и наш эскиз становится определенным и его контур принимает черный цвет.
Рис 3.5
Рис 3.6
В итоге мы получаем окончательно сформированный и геометрически определенный эскиз в дереве конструирования - «ЭСКИЗ2» (Рис 3.7). Перед тем как выйти из эскиза – мы путем последовательного выбора пунктов «ПРАВКА» затем «КОПИРОВАТЬ» - копируем выделенный эскиз в буфер обмена.
Рис 3.7
Нажав правую кнопку мыши на пустой области окна – открывается меню в котором мы выбираем пункт «ЗАКРЫТЬ ЭСКИЗ», двойным нажатием на пункте в дереве конструирования – «ПЛОСКОСТЬ 2» - мы переходим в нее. Используя функцию вставки из буфера обмена мы вставляем в плоскость 2 скопированный эскиз и получаем «ЭСКИЗ 3».
Аналогично поступаем и с копированием «ЭСКИЗА 1» в «ПЛОСКОСТЬ 3» - получая «ЭСКИЗ 4» - окружность диаметром 48 мм.
Получились как бы необходимые сечения нашей фигуры в тех местах где она меняет конфигурацию. Дальнейшее построение создаст необходимую трехмерную модель нашего шестигранника по сечениям.
Для этого в левой части рабочего окна включаем кнопку «ЭЛЕМЕНТ ПО СЕЧЕНИЯМ», затем курсором с одновременно удерживаемой клавишей «Ctrl» мы поочередно выделяем первый и второй контур –- получаем первую фаску, при этом в дереве конструирования отображается новый пункт «ОСНОВАНИЕ- ПО СЕЧЕНИЯМ», продолжая построение снова включаем кнопку «ЭЛЕМЕНТ ПО СЕЧЕНИЯМ» и выделяем область от шестигранника до шестигранника – НАЖИМАЕМ «OK» - получаем вытянутую бобышку (в нашем случае объемное представление шестигранника), и аналогично самому первому построению – получаем вторую фаску. В дереве конструирования добавляется еще два пункта –«БОБЫШКА - ПО СЕЧЕНИЯМ4» и «БОБЫШКА - ПО СЕЧЕНИЯМ5».
Рис 3.8
Дальнейшие построения нашей модели по своей сути представлены стандартными шагами. Следующий шаг это отображение и построение трех цилиндрических ступеней различного диаметра, которые представляют собой – эскизы окружностей. Выделив плоскую грань на нашей модели (это грань в плоскости 3), включаем режим «ЭСКИЗ», выбираем окружность и на плоской грани создаем эскиз окружности диаметром 30 мм, затем нажимаем кнопку в левой части окна «ВЫТЯНУТАЯ БОБЫШКА/ ОСНОВАНИЕ» и вытянуть на 5 мм. Далее Уже на плоской грани полученной бобышки (поверхность канавки) открываем новый эскиз - «ЭСКИЗ7» - выбираем окружность, на поверхности грани создаем круг диаметром 40 мм и тянем его на расстояние 25 мм, и еще одну ступень формируем подобным образом – последняя ступень (бобышка) – это цилиндр диаметром 30мм и с высотой 18 мм. В результате получим модель представленную на Рис 3.9. Полученный вид можно получить нажав клавишу в верхнем меню рабочего окна «НЕВИДИМЫЕ ЛИНИИ ПУНКТИРОМ». Далее оснастим нашу модель необходимыми элементами – фасками. Фаски на цилиндрических поверхностях получаем путем выделения граней и применив функцию «ФАСКА» в левой части рабочего окна. Этот этап работы отображает Рис 3.10.
Рис 3.9
Рис 3.10
Теперь когда внешняя конфигурация модели – детали завершена, займемся внутренними элементами детали. Во первых проделаем центральное отверстие в штуцере. Диаметр отверстия 10мм на всю длину детали. Для построения этого элемента нужно выделить (можно любой) торец детали , открыть новый эскиз (ЭСКИЗ9) , выбрать окружность, и создать окружность на торце диаметром 10 мм, затем нажать в левой части экрана кнопку «ВЫТЯНУТЫЙ ВЫРЕЗ» и в открывшемся меню выбрать пункт «ЧЕРЕЗ ВСЕ». Таким образом мы получили центральное сквозное отверстие диаметром 10мм.
Включив режим «РАЗРЕЗ» в верхней части панелей инструментов, мы наглядно представляем внутреннюю конфигурацию детали (Рис 3.11).
Рис 3.11
В нашей детали так же есть еще одна внутренняя ступень где нарезается внутренняя резьба М18х1.5 для этого надо подготовить вырез. Выделяем торцевую поверхность затем открываем эскиз, выбираем окружность и создаем круг диаметром 16,5 мм на глубину 24 мм.
Окончательным элементом нашей модели является внутренняя резьбовая часть М18х1.5 G6. Для ее создания нужно зайти в меню «ПРИМЕЧАНИЕ» выбрать элемент резьба – в свойствах окна указать параметры резьбы и длину нарезки (Рис 3.12).
Рис 3.12
4 Трехмерная модель полученная в результате построений
5 Переход от модели к чертежу
Для того чтобы непосредственно от модели перейти к чертежу, необходимо снова обратится в меню «ФАЙЛ», «СОЗДАТЬ НОВЫЙ ДОКУМЕНТ», в открывшемся окне выделяем пиктограмку «ЧЕРТЕЖ», затем «ОК», далее еще в одном открывшемся окне выбираем формат чертежа и получаем рабочее окно с видом формата.
Далее в левой части нажимаем кнопку «3 СТАНДАРТНЫХ ВИДА» затем сворачиваем активное окно и разворачиваем окно с созданной моделью, затем в самом верху дерева конструирования щелкаем по пиктограмке с названием нашего файла и модель автоматически открывается в виде готового чертежа. В открывшемся чертеже можно нанести размерные линии и обозначения, а так же построить необходимые сечения. В нашем случае мы построили центральное сечение фигуры (Рис 5.2)
Рис 5.1
Размерные линии проставляются путем нажатия клавиши «РАЗМЕРНАЯ ЛИНИЯ» в правой части окна панелей инструментов. Затем мы выбираем нам нужный контур детали, на короткой время вспыхивает синяя пиктограмка на контуре – свидетельствующая о том что мы попали именно в ту точку, которая нам нужна, далее зафиксировавшись нажатием кнопки мыши мы ловим другой контур и тянем размерную линию в удобное для нас место. При желании можно отредактировать формат размера и внести дополнительно какие либо примечания и требования на чертеж. На рис 5.2 как раз и приведен чертеж с некоторым описанием размеров и пояснений.
Рис 5.2
6 Литература
1. Для изучения основ работы в программном пакете машиностроительного моделирования «SOLID WORKS» – использовалось учебное пособие «SOLID WORKS 99»
2. Материалы сайта SOLID WORKS в РОССИИ и форума на нем http://support.solidworks.ru/forum/
3. Пример моделирования в SOLID WORKS http://max3dnn.narod.ru/3dsMAX/Uroks/urok/39.html