Создание и редактирование твердотельных элементов конструкции деталей в системе SolidWorks: общий порядок работы.

Твердотельная модель (рис. 2, в) описывается в терминах того трехмерного объема, который занимает определяемое такой моделью тело. Таким образом, твердотельное моделирование является единственным средством, которое обеспечивает полное однозначное описание трехмерной геометрической формы. Этот способ моделирования представляет собой самый современный и наиболее мощный из трех представленных методов [1, 2, 5].

Преимущества твердотельных моделей:

- полное определение объемной формы с возможностью разграничения внешней и внутренней областей объекта, что необходимо для обнаружения нежелательных взаимного влияния компонентов;

- автоматическое построение трехмерных разрезов компонентов, что особенно важно при анализе сложных сборочных единиц;

- применение перспективных методов анализа с автоматическим получением изображения точных массовых и инерционных характеристик, инженерного анализа конструкций методом конечных элементов;

- наличие разнообразной палитры цветов, управление цветовой гаммой, получение тоновых эффектов манипуляцией источником света – всего того, что способствует реализации качественных изображений форм, компонентов и сечений;

- повышение эффективности имитации динамики механизмов, процедур генерации траектории движения инструмента и функционирования роботов.

Твердотельная модель образуется на основе плоской геометрической фигуры, которая называется эскиз. Эскиз изображается на плоскости стандартными средствами векторного чертежно-графического редактора соответствующей САПР. При этом доступны все команды построения и редактирования изображения (аналогичные, например, командам системы AutoCAD), команды параметризации и сервисные возможности. Единственным исключением является невозможность ввода некоторых технологических обозначений, объектов оформления и таблиц. Геометрия эскиза состоит из отдельных примитивов, образующих контуры. Контур – это любой линейный графический объект или совокупность последовательно соединённых линейных графических объектов (отрезков, дуг, сплайнов, ломаных и др.).

Вся геометрия эскиза может быть разделена на основную и вспомогательную (рис. 3). Основная геометрия отображается в виде сплошных линий, обязательно учитывается при выполнении формообразующих операций и участвует в формировании поверхностей конструктивных элементов. Вспомогательная геометрия отображается в виде осевых линий, в некоторых случаях (не всегда!) учитывается при выполнении формообразующих операций (иногда является необходимой для их реализации) и не принимает участия в формировании поверхностей конструктивных элементов. Преобразование объектов эскиза из основных во вспомогательные и обратно осуществляется выбором соответствующей опции менеджера свойств при их черчении.

Возможности использования поверхностей при моделировании твердотельных элементов.

Твердотельная модель образуется на основе имеющегося эскиза или эскизов. Для задания формы объемных элементов выполняется такое перемещение эскиза в пространстве (рис. 2), след от которого определяет форму элемента (например, поворот дуги окружности вокруг оси образует сферу или тор, смещение многоугольника – призму, и т.д.) [2, 5]. Формообразующее перемещение эскиза будем называть операцией. Элемент “вращения” образуется при вращении эскиза вокруг оси, лежащей в плоскости эскиза.

Элемент “по траектории” – образуется при перемещении эскиза вдоль указанной направляющей. При построении элемента по траектории используются как минимум два эскиза; в одном из них изображено элемента по траектории, в остальных - траектория движения сечения. Вообще говоря, элементы вытягивания и вращения являются частными случаями элемента по траектории. Очевидно, в элементе вытягивания траектория перемещения эскиза-сечения представляет собой отрезок прямой линии, а в элементе вращения – дугу окружности (или полную окружность).

Элемент “по сечениям” – построение тела по нескольким сечениям эскизам (по двум и более), не лежащим в одной плоскости и соединяемым друг с другом определённым образом непосредственно или с помощью каких-либо вспомогательных построений (также эскизов). Каждая операция имеет дополнительные опции, позволяющие варьировать правила построения тела.

Билет № 21

1. Объяснить понятие “Компьютерное моделирование”. В чём сходство этого вида моделирования с абстрактным моделированием и физическим?

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЁХМЕРНОГО КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Каркасная модель (рис. 2, а) полностью описывается в терминах точек и линий. Каркасное моделирование представляет собой моделирование самого низкого уровня и имеет ряд серьезных ограничений, большинство из которых возникает из-за недостатка информации о гранях, заключенных между линиями, и невозможности выделить внешнюю и внутреннюю область изображения твердого объемного тела.

Поверхностная модель (рис. 2, б) определяется с помощью точек, линий и поверхностей [2, 5]. Таким образом, ее можно рассматривать как модель более высокого уровня, чем каркасная модель, и, следовательно, как более гибкую и многофункциональную.

Хотя методы поверхностного моделирования обладают многими достоинствами (хотя бы по сравнению с каркасным моделированием), существует ряд ограничений на их использование, которые в основном связаны с недостаточность точностью представлений для обеспечения надежных данных о трехмерных объёмных телах и расчёта массовых и инерционных характеристик изделий.

Твердотельная модель (рис. 2, в) описывается в терминах того трехмерного объема, который занимает определяемое такой моделью тело. Таким образом, твердотельное моделирование является единственным средством, которое обеспечивает полное однозначное описание трехмерной геометрической формы. Этот способ моделирования представляет собой самый современный и наиболее мощный из трех представленных методов [1, 2, 5].

Программное обеспечение автоматически проверяет геометрию модели при создании каждого элемента для предотвращения появления недопустимой геометрии. В нем также предоставляются разнообразные дополнительные инструменты для проверки модели.

Системы твердотельного моделирования ориентированы на формирование моделей конкретных изделий, содержащих как типичные, так и нестандартные, уникальные конструктивные элементы.

2. Представить наиболее удобные на ваш взгляд методы моделирования деталей типа валов в системе SolidWorks.

Элемент “вращения” образуется при вращении эскиза вокруг оси, лежащей в плоскости эскиза.

Элемент “по траектории” – образуется при перемещении эскиза вдоль указанной направляющей. При построении элемента по траектории используются как минимум два эскиза; в одном из них изображено элемента по траектории, в остальных - траектория движения сечения. Вообще говоря, элементы вытягивания и вращения являются частными случаями элемента по траектории. Очевидно, в элементе вытягивания траектория перемещения эскиза-сечения представляет собой отрезок прямой линии, а в элементе вращения – дугу окружности (или полную окружность).

Элемент “по сечениям” – построение тела по нескольким сечениям эскизам (по двум и более), не лежащим в одной плоскости и соединяемым друг с другом определённым образом непосредственно или с помощью каких-либо вспомогательных построений (также эскизов). Каждая операция имеет дополнительные опции, позволяющие варьировать правила построения тела.

Билет № 22

1. Каркасные, поверхностные и твердотельные модели в CAD-системах: состав и отличительные признаки.

Каркасная модель (рис. 2, а) полностью описывается в терминах точек и линий. Каркасное моделирование представляет собой моделирование самого низкого уровня и имеет ряд серьезных ограничений, большинство из которых возникает из-за недостатка информации о гранях, заключенных между линиями, и невозможности выделить внешнюю и внутреннюю область изображения твердого объемного тела.

Поверхностная модель (рис. 2, б) определяется с помощью точек, линий и поверхностей [2, 5]. Таким образом, ее можно рассматривать как модель более высокого уровня, чем каркасная модель, и, следовательно, как более гибкую и многофункциональную.

Хотя методы поверхностного моделирования обладают многими достоинствами (хотя бы по сравнению с каркасным моделированием), существует ряд ограничений на их использование, которые в основном связаны с недостаточность точностью представлений для обеспечения надежных данных о трехмерных объёмных телах и расчёта массовых и инерционных характеристик изделий.

Твердотельная модель (рис. 2, в) описывается в терминах того трехмерного объема, который занимает определяемое такой моделью тело. Таким образом, твердотельное моделирование является единственным средством, которое обеспечивает полное однозначное описание трехмерной геометрической формы. Этот способ моделирования представляет собой самый современный и наиболее мощный из трех представленных методов [1, 2, 5].

Преимущества твердотельных моделей:

- полное определение объемной формы с возможностью разграничения внешней и внутренней областей объекта, что необходимо для обнаружения нежелательных взаимного влияния компонентов;

- автоматическое построение трехмерных разрезов компонентов, что особенно важно при анализе сложных сборочных единиц;

- применение перспективных методов анализа с автоматическим получением изображения точных массовых и инерционных характеристик, инженерного анализа конструкций методом конечных элементов;

- наличие разнообразной палитры цветов, управление цветовой гаммой, получение тоновых эффектов манипуляцией источником света – всего того, что способствует реализации качественных изображений форм, компонентов и сечений;

- повышение эффективности имитации динамики механизмов, процедур генерации траектории движения инструмента и функционирования роботов.

2. Создание сгибов в деталях из листового металла. Построение развёрток.

На грани З создать эскиз для элемента “нарисованный сгиб”, состоящий из 2 параллельных вертикальной стороне грани отрезков, один из является её линией симметрии

Создать элемент “нарисованный сгиб” (рис. 50). Последовательность действий: выделение в “Дереве конструирования” эскиза, созданного по п. 13 → нажатие кнопки “Нарисованный сгиб” на панели инструментов “Листовой металл” или вызов команды из пункта основного меню “Вставка”: Вставка/Листовой металл/Нарисованный сгиб → выбор параметров построения элемента в “Менеджере свойств” (радиус гиба 2-3 мм, угол сгиба 90°) → подтверждение команды создания элемента.

 

Билет № 23

1. Приложения к SolidWorks: Solidworks Animator, Feature Works: назначение и использование

В системе имеется специальное встроенное приложение SolidAnimator, предназначенное для создания анимации – моделирования кинематики движения компонентов сборки в процессе функционирования изделия. Приложение SolidAnimator поставляется вместе с программой SolidWorks и устанавливается в процессе установки SolidWorks на жёсткий диск.

FeatureWorks – это модуль параметризации импортированной геометрии, который предназначен для преобразования импортированной геометрии в параметризованную модель, состоящую из стандартных элементов SolidWorks. В версии SolidWorks 2005 добавлена возможность распознавания элементов новых типов.

Во-первых, FeatureWorks теперь распознает отверстия под крепеж (с зенковкой, цековкой и т.д.) как отверстия, созданные мастером стандартных отверстий SolidWorks. Распознавание возможно как в автоматическом, так и в интерактивном режиме работы модуля. Во-вторых, при параметризации импортированной детали из листового материала теперь можно распознавать и элементы SolidWorks “Кромка под углом”. Кроме того, можно распознавать основание по траектории и новые типы скруглений – скругления граней и полные скругления.

Таким образом, модуль FeatureWorks является частью инструментария обмена данными между SolidWorks и другими системами.

2. Элементы “По сечениям”. Определение и требования к геометрии и взаимному расположению эскизов.

Элемент “по сечениям” – построение тела по нескольким сечениям эскизам (по двум и более), не лежащим в одной плоскости и соединяемым друг с другом определённым образом непосредственно или с помощью каких-либо вспомогательных построений (также эскизов). Каждая операция имеет дополнительные опции, позволяющие варьировать правила построения тела.

По сечениям и

вырез по сечениям

Эскизы-профили

- эскизы могут быть расположены в произвольно ориентированных плоскостях;

- эскиз начального (конечного) сечения может содержать замкнутый контур или точку;

- эскиз промежуточного сечения может содержать только контур;

- контур в эскизе может быть только один;

- контуры в эскизах должны быть все замкнуты и не должны иметь самопересечений

Эскиз-направляющая кривая

- в эскизе может быть только один контур;

- контур может быть разомкнутым или замкнутым;

- контур должен пересекать плоскости всех эскизов;

- эскиз должен лежать в плоскости, не параллельной плоскостям эскизов сечений

Эскиз - осевая линия

Требования те же, что и к эскизу направляющей кривой

Примечание. При присоединении элемента “по сечениям” к уже имеющемуся основанию детали в качестве профилей могут быть указаны грани этого основания.

Билет № 24

1. Анимация сборок (моделирование работы изделий).

В системе имеется специальное встроенное приложение SolidAnimator, предназначенное для создания анимации – моделирования кинематики движения компонентов сборки в процессе функционирования изделия. Приложение SolidAnimator поставляется вместе с программой SolidWorks и устанавливается в процессе установки SolidWorks на жёсткий диск.

Создание анимации в SolidWorks осуществляется путём создания маршрутов перемещения компонентов сборки в пространстве. Маршрут – это траектория движения какого-либо компонента сборки, задаваемая путём его перемещения или вращения.

При этом остальные компоненты могут перемещаться только согласно наложенным на них сопряжениям. Моделирование процесса работы позволяет решить следующие задачи: получить полную наглядность функционирования механизма или машины и проверить возможность правильной работы изделия (оценить, нет ли при существующих параметрах конструкции ограничений требуемым перемещениям деталей).

1. Открыть файл сборки, созданный в предыдущей работе.

2. Открыть дерево менеджера анимации (см. рис. 1 на стр. 8).

3. В качестве ведущего элемента конструкции выберем вал коленчатый и приступим к созданию маршрута. Последовательность действий: вызвать контекстное меню при выделении детали в дереве → из контекстного меню вызвать команду “Создать маршрут”, после которой появляется диалоговое окно указания точек маршрута (рис. 69)

4. Добавить первую точку маршрута перемещения коленвала. Последовательность действий: нажатие кнопки “Добавить точку маршрута” в диалоговом окне → вращение коленвала с помощью при нажатой кнопке “Вращать компонент” на панели инструментов “Сборка”.

Выполнить анимацию сборки

2. Сопряжения в сборках: способы создания (наложение сопряжений обычными способами, автосопряжения и автоматическое создание сопряжений в сборках “сверху-вниз”).

При наложении сопряжений доступны только те опции, которые возможно реализовать для выбранных объектов геометрии компонентов. Существуют сопряжения следующих типов:

- параллельность элементов;

- перпендикулярность элементов;

- расположение элементов на заданном расстоянии.

- расположение элементов под заданным углом;

- касание элементов;

- соосность элементов (концентричность);

- совпадение элементов.

Выполнить операцию сопряжения корпуса и поршня. Последовательность действий: нажатие кнопки “Условия сопряжения” на панели инструментов “Сборка” или вызов команды из пункта основного меню “Вставка”: Вставка/Условия сопряжения → выбор в графической области