SolidWorks Software [309063]

Introducere

Cartea „Grafică industrială asistată de calculator” necesită utilizarea pachetului de programare asistată SolidWorks și este concepută cu o scurtă introducere în soft și o [anonimizat]. Se adresează în special studenților dar și altor utilizator care doresc să deprindă o mai bună experiență în modelarea pieselor. Sub structura celor o [anonimizat]-[anonimizat].

Prima parte a cărții prezintă o descriere a softului de proiectare asistată de calculator SolidWorks și a [anonimizat] a aplicației.

A doua parte a cărții constă în prezentarea etapizată și detaliată a două exemple de modelare grafică asistată de calculator în SolidWorks 2018. Primul exemplu prezintă o figură geometrică prismatică în care se aplică blocurilor grafice implicite și explicite de tipul: Fillet, Chamfer, Extrude-Boss, etc. [anonimizat] o [anonimizat], iar funcția de bază care ajută la construirea acesteia fiind Revolved Boss.

Ultima parte a cărții „Grafică industrială asistată de calculator” cuprinde 100 de exerciții cu un nivel de înțelegere basic. Exercițiile sunt prezentate cu un minim necesar de vederi iar cotarea lor fiind una explicită ajutând la realizarea și înțelegerea acestora. [anonimizat], iar cea de a doua parte cu piese de revoluție.

Cartea oferă o varietate de exerciții a [anonimizat], să își diversifice și perfecționeze modul de lucru în proiectarea asistată de calculator.

[anonimizat] (3D), produs de grupul dezvoltator Dassault Systemes din Franța. [anonimizat], ușor de învățat și utilizat.

Solidworks poate realiza:

Modelarea pieselor individual („part”);

modelarea ansamblelor („assembly”);

Generarea documentației 2D („drawing”).

Fig. 2.1. Opțiunile de alegere a tipului de modelare 3D sau desenare 2D

Datorită faptului că acesta este construit pe o [anonimizat], ce ține de proiectarea asistată de calculator. Nucleul geometric și modulul de desenat integrat conduc utilizatorul sau proiectantul la modelarea geometrică 3D parametrizată. Trăsătura comună a softurilor destinate proiectării asistate de calculator care folosesc modelarea geometrică 3D parametrizată constă în blocurile grafice de construcție.

Blocurile grafice de construcție sunt de două tipuri:

Blocuri grafice implicite;

Blocuri grafice cu geometrie explicită.

Avantajele principale ale softului atribuite modelării în „part” sunt:

oferă posibilitatea de a indentifica și modifica blocurile grafice de construcție și schițele aferente ale acestora;

[anonimizat], astfel putem identifica istoricul piesei realizate;

[anonimizat]ei;

pe baza modelului tridimensionat modelat putem realiza rapid documentația 2D, formată din vederi, secțiuni, detalii, toleranțe dimensionale și geometrice, elemente de tip text sau note;

documentația 2D se află într-o legătură permanentă cu modelul 3D, acest lucru oferă actualizarea automată a modificărilor executate pe modelul 3D, reflectându-se ulterior în mediul 2D de desenare.

blocurile grafice de construcție sunt interconectate între acestea prin anumite relații, lucru caracteristic soft-urilor de modelare parametrizată; modificarea parametrilor unui bloc grafic sau a dimensiunilor v-a conduce la actualizarea automată a celorlalte blocuri grafice legate de acesta.

realizează importul și exportul fișierelor de tip: „*.iges ”, „*.step sau *.stp”, „*.dwg”, „*.dxf ”, „*.pdf” sau sub multe alte forme de extensii.

De reținut este faptul că blocurile grafice de construcție cu geometrie explicită se dezvoltă de la un profil de baza 2D desenat ce reprezintă conturul sau forma secțiunii. Cu ajutorul acestui profil 2D se poate selecta un „feature” de tipul următor: adăugarea sau înlăturarea unui volum de material printr-un proces de extrudare sau de rotire în jurul unei axe proprii, chiar de urmărire a unei curbe date .

Realizarea unei piese în SolidWorks constă în creearea unui bloc grafic de construcție cu geometrie explicită pornind de la forma de bază sau a profilului piesei respectiv desenarea formei de bază a piesei într-o schiță urmată de o adăugare de material (Extrude Boss/Base, Revolved Boss/Base, Swept Boss/Base, etc). De exemplu la piesele prismatice se folosește blocul grafic „Extrude Boss/Base” iar la piesele de revoluție se folosește blocul grafic ”Revolved Boss/Base” de rotație a conturului în jurul unui axe. Astfel după finalizarea modelului geometric de bază urmează folosirea celorlalte blocuri grafice de construcție, fie de adăugare sau înlaturare de material, până se ajunge la forma dorită a modelului sau a piesei.

Fig. 2.2. Trecerea de la blocul grafic de construcție de bază la piesa finală

Etapele prin care se realizează piesele în aplicație, relațiile, constrângerile și regulile, se înregistrează și păstrează într-un istoric materializat în arbore de construcție, pe scurt putem vorbi de istoricul evenimentelor de modelare a piesei ca fiind o colecție de extrudări, tăieri, găuriri, filete, șanfrene, etc dar în același timp găsim și informații privind orientarea suprafețelor sau volumelor, relațiile cu blocurile grafice anterioare și ulterioare, respectiv topologia suprafețelor realizate. Astfel putem executa modificări rapide asupra geometriei piesei prin schimbarea formei, dimensiunilor schiței sau a parametrilor blocurilor grafice care au dus la realizarea modelului geometric respectiv a piesei. Acest lucru se datorează geometriei variaționale integrată în aplicație, care permite modificarea ecuațiilor asupra dimensiunilor și constrângerilor.

Definirea unei piese la un nivel basic constă în realizarea formei de bază cu caracteristicile constructiv-tehnologice ale acesteia iar dacă discutăm de un nivel superior, putem aduce în prim plan colecția de date după cum urmează:

volumul, suprafața, muchiile, cotele și punctele;

caracteristicile piesei: material, culoare, masa;

etapele de construcție a piesei;

atributele fișierului: denumirea piesei, revizia sau versiunea, data realizării și data modificării;

Tabel 2.1. Blocurile de construcție cu geometrie explicită cele mai utilizate

Tabel 2.2. Terminologie esențială

Fig. 2.3. Vedere izometrică a modelului 3D cu elementele geometrice evidețiate

Design

Aplicația SolidWorks abordează conceptul de proiectare asistată de calculator în mediul tridimensional. Folosind templatul oferit de acesta, de tip „Part”, se creează o piesă sau un model 3D pornind inițial de la o schiță. De la modelul 3D realizat se poate obține un document 2D folosind templat-ul „Drawing”, totodată se pot construi ansamble din mai multe „part-uri” sau subansamble, folosind templat-ul „Assembly”. Deasemenea se poate realiza un document 2D din ansamblări.

Tabel 2.3. Documentele de tip template oferite de SolidWorks

Crearea pieselor

Proiectarea unei piese constă în generarea geometriei „wire frame” respectiv a unui desen 2D care poate fi alcătuit din elemente geometrice primitive: segmente de dreaptă, puncte, cercuri, arce de cerc, dreptunghiuri, curbe de tip spline, etc. Geometriei anterior realizată îi pot fi atribuite valori reale ale dimensiunilor, modificarea unghiurilor, divizare, etc. Dacă conturul desenului 2D realizat este corect (adică acesta este „full defined ”, se găsește în dreapta-jos a aplicației SW când schița este activă), se poate trece la următoare etapă de aplicare a blocurilor geometrice de tip „Extrude Boss/Base” sau de tip „Revolved Boss/Base”, astfel rezultând modelul 3D de bază. Aceste etape pot continua până se evoluează de la un model 3D de bază la un model 3D complex. Acest mod de realizare a unei piese de tip „part” este liber productiv, adică nu există restricții sau o anumită ordine în realizarea blocurilor grafice de construcție.

Fig. 2.4. Evidențierea stării schiței în momentul realizării conturului

Tabel 2.4. Etape basic de realizare a unui model geometric de bază

Proiectarea unei piese în Solidworks este o activitate de generare a modelului geometric dar totodată trebuie sa se țină cont de posibilitatea fabricării acesteia în mediul real. Pentru proiectarea unei piese este recomandat să se cunoască următoarele informații:

rolul funcțional;

tehnologia de fabricație;

caracteristicile funcționale sau secundare ale suprafețelor;

Cerințe minime ale sistemului de calcul pentru rularea SolidWorks 2018

Sistem de operare Windows 7, Windows 8.1, Windows 10, cu Service Pack-ul acestora minim 1. Sistemele de operare trebuie sa fie pe 64 – bit.

Cerințe legate de hardware:

Procesor : 3.3 GHz sau mai mare;

Memorie RAM: minim 16 GB;

Graphics card: drivere și card-uri certificate;

Drives: recomandare SSD pentru performațe optime;

Cerințe legate software:

Microsoft Excel și Word: 2010, 2013, 2016 sau 365;

Se recomandă existența unui soft antivirus;

Interfața SolidWorks user

SolidWorks Windows

Fig. 3.1. Solidworks Windows – panels, toolbar, menus

În fereastra de lucru a aplicației se găsesc două zone importante:

Feature Manager

Zona grafică

Features Manager conține următoarele elemente respectiv butoane:

Feature Manager design tree

Property Manager

Configuration Manager

Appearances

Property Manager oferă posibilitatea setării caracteristicilor blocurilor de construcție precum și modificarea sau editarea acestora.

Tabel 3.1. Activarea funcției Property Manager

Configuration Manager ajută la realizarea mai multor configurații ale pieselor sau ansamblelor într-un singur document.

Tabel 3.2. Configuration manager

Zona grafică

În această zonă putem genera, modifica, manipula documentele SolidWorks (Part – piesă, Assembly – ansamblu, Drawing – Desen 2D).

Command Manager pentru Part

Se situează sub standard tool bar, în partea stângă a interfeței aplicației și ea conține:

în meniul features: toate blocurile grafice de construcție explicite și implicite (ex: Extrude boss, Revolved boss, Extrude cut, Revolved cut, Swept boss, Swept cut, etc.)

în meniu sketch: toate elementele geometrice necesare realizării desenului 2D în interfața grafică, operația de Smart Dimension și de crearea unei schițe, etc.

în meniu evaluate: funcția de Measure (de măsurare în 3D) și Mass Properties (informații despre centrul de greutate, material, masă, volum, suprafețe, inerții, etc.)

în meniul DimXpert: funcții ce se pot aplica pe modelul 3D, legate de toleranțe, abateri geometrice, notarea suprafețelor de referință, etc.)

în meniu Add-ins: module legate randare, simulare, motion, etc.

Tabel 3.3. Meniurile din Command Manager aplicabile templatului de Part

View Toolbar

Aceasta oferă uneltele necesare cu care să putem manipula piesele, ansamblurile și desenele, ea se găsește poziționată în partea de sus a zonei grafice.

Fig. 3.3. View Toolbar

Tabel 3.4. Descrierea view toolbar

Fig. 3.4. View orientation din view toolbar

Tabel 3.5. Exemple de diferite moduri de vizualizare a modelului 3D – Display style

Comanda Section View din bara de instrumente Toolbar View realizează asupra modelului 3D o secțiune. Aceasta se realizează apelând funcția Section View dar nu înainte de a selecta un plan sau o față. De reținut este faptul că putem introduce în Property Manager o distanță la care să facă secțiunea sau un unghi. Totodată în zona grafică asupra modelului 3D apar o serie de săgeți virtuale, de care putem trage cu click-stânga de acestea, astfel putem să ne plimbăm cu secțiunea pe întreg modelul 3D și să secționăm unde dorim. Dacă nu ne mai dorim secțiunea pe modelul 3D este suficient să apăsăm pur și simplu încă odată pe comanda Section View.

Pași de urmat: se selectează un plan sau o față, se apelează funcția Section View, se apasă butonul de validare.

Tabel. 3.6. Section View și Propert manager

Utilizarea mouse-ului și tastaturii în aplicației

Pentru a lucra corect și eficient în aplicația SW este nevoie de existența unui mouse cu trei butoane (click-stânga, click-dreapta, scrool). Mouse-ul permite interacțiunea dintre user și aplicație pe tot parcusul conceptului de proiectare. Simbolul grafic care indică locul unde se află mouse-ul pe ecran este cursorul, butonul din stânga ajută la selectarea butoanelor, a comenzilor, a blocurilor grafice implicite și explicite, a elementelor geometrice, a entităților din zona grafică, etc., butonul din dreapta ajută la accesarea meniului contextual și a scurtăturilor iar rotița „scrool” adică cea din mijloc ajută la rotirea modelului 3D dacă acesta este apăsat sau face zoom doar dacă este rotit. Tasta Shift plus mișcarea mouse-lui cu scrool apăsat permite mutarea modelului 3D pe zona grafică.

Mișcările intuitive ale mouse-ului permit execuția comenzi rapide, similare cu scurtăturile de la tastatură. Pentru a activa una din scurtături cu ajutorul mouse-ului trebuie să ținem apăsat butonul din dreapta și mișcarea acestuia pe direcțiile sus, jos, diagonală. Selectarea scurtăturilor respectiv a comenzilor se va face în funcție de direcția mișcată. Această metodă de selectarea a scurtăturilor se numește în aplicație, Mouse gestures.

Fig. 3.6. Scurtături realizate cu mouse-ul, implicite în aplicație

Aceste mod de chemare a comenzilor rapide se poate folosi atât în template-ul de tip part cât și în assembly și drawing. Setarea personalizată a meniului „mouse gestures” se face în modul următor: click dreapta pe meniul de sub numele fișierul click stânga pe „Customize” apare fereastra de „Customize” și mergem la butonul unde se găsesc comenzile rapide ale mouse-lui (Mouse gestures).

Scurtături de la tastatură

În lista de mai jos se găsesc toate scurtăturile predefinite de la tastatură:

Solidworks permite personalizarea scurtăturilor sau al toolbar-ului pentru majoritatea comenzilor și uneltelor, acest lucru se poate realiza accesând urmatoarea adresă: click dreapta pe meniul de sub numele fișierul click stânga pe meniul Customize apare fereastra de Customize Keyboard/Toolbar.

Fig. 3.7. Personalizarea scurtăturilor de la tastatură la cerințele utilizatorului

Fig. 3.8. Personalizarea toolbar-ului la cerințele utilizatorului

SolidWorks Options

Mediul de lucru în cadrul aplicației SolidWorks se poate personaliza în funcție de cerințele fiecărui utilizator, acesta putând astfel să își configureze după propriul stil de lucru. Pentru a realiza acest lucru, de modificare a valorilor pentru diferite variabile ale sistemului, trebuie urmată urmatoarea cale: din bara meniului principal se accesează meniul Tools și apoi Options, altă modalitate ar fi apăsarea directă a iconiței (sub formă de rotiță) din partea dreapta a meniului principal.

Fig. 3.9. Meniul principal din partea de sus a interfeței SolidWorks

Fereastra de modificare a variabilelor sistemului aplicației SolidWorks se împarte în două, una se numește System Option – General iar cealaltă se numește Document Properties – Drafting Standard.

Fig. 3.10. Fereastra System Option – General din Options

Fig. 3.11. Document Properties – Drafting Standard

Descrierea câtorva dintre variabilele care pot fi modificate:

Color: se poate modifica culoarea background-ul interfeței grafice și a cartușului modelului 2D, modificarea culorilor elementelor de construcție a modelului, modificarea culorilor schițelor active sau inactive, modificarea culorilor pentru linii, etc.

Detailing: se stabilește standardul de cotare, toleranțele, precizia; modul de reprezentare a liniilor ajutatoare, al liniilor de cotă și a intersecțiilor virtuale; tipul și mărimea fontului, etc.

External references: se poate realiza legătura la diferite documente SolidWorks și a modului cum vor fi accesate și deschise, se pot realiza legături la diferite biblioteci, etc.

General: modul de comportare a aplicației când se lucrează cu schițe sau un model, incremetele liniare și unghiulare, viteza de rotire a modelelor 3D, etc.

Units: modificarea tipului de unități de măsură pentru mărimile liniare și unghiulare, etc.

Image quality: setarea calității de afisare a modelului 3D pe unitatea de calcul, acest lucru se face în funcție de performațele acesteia.

Dimensions: se poate modifica precizia de afișare a cotelor, a fonturilor și stilurilor acestora, se pot modifica forma săgeților de cotare, etc.

Deschiderea și salvarea unui document SolidWork

La fiecare deschidere a aplicației SolidWorks va apărea o fereastră de Home denumită „Welcome – SolidWorks 2018”, rolul acesteia fiind unul ajutător utilizatorului deoarece în aceasta se găsesc meniurile urmatoare: Home, Recent, Learn, Alerts.

Home > New: avem posibilitatea de a realiza documente noi de tip: Part, Assembly sau Drawing ;

Home > Open: avem posibilitatea de a deschide documente deja salvate;

Recent Documents: putem deschide sau previzualiza documente cele mai recente realizate în aplicație;

Recent Folders: putem deschide folderele documentelor utilizate recent în aplicație;

Learn: acest meniu permite accesarea unor tutoriale SolidWorks ajutătoare;

Alerts: ne avertizează cu ultimile update-uri SolidWorks disponibile;

Fig. 3.12. Fereastra home a Solidwork

Dacă pe viitor nu ne mai dorim ca această fereastră să apară, putem să o dezactivăm din partea de jos stânga a ferestrei prin bifarea căsuței respective.

Crearea unui document nou SolidWorks

Pentru a realiza acest lucru, în fereastra principala SolidWorks, stânga sus, există meniul principal, vom selecta din acest meniu File și apoi New. Apoi se selectează tipul de document pe dorim să-l realizăm: Part, Assembly sau Drawing.

Fig. 3.13. Fereastra de dialog, new SolidWorks Document

Deschiderea unui document existent SolidWorks

Pentru deschiderea unui fișier deja existent SolidWorks (Part, Assembly, Drawing) vom selecta din stânga sus, din meniul principal, File și apoi Open.

Fig. 3.14. Fereastra de dialog, Open

În această fereastră avem posibilitatea de a deschide un fisier deja existent, de a realiza căutarea acestora cu interfața File Explorer al Windows-ului, sau filtrarea pe un anumit tip de fișier: Part, Assembly, Drawing. Tot aici avem ferestrea ajutătoare Preview prin care putem să identificăm vizual documentul dorit.

Salvarea unui document Solidworks

Fig. 3.15. Salvarea unui document nou realizat

Important! Este recomandat să vă salvați la un anumit interval de timp munca pe care o realizați în aplicația SolidWorks, de asemenea fișierele salvate trebuie să aibă aceași locație respectiv același folder pentru a nu se pierde referințele între fișierele realizate. De exemplu fișierul Part și fișierul Drawing pentru un model creat trebuie să se salveze în același folder și amândouă trebuie să dețină denumirile la fel (Part: „piesa.sldprt” și Drawing: „piesa.slddrw”).

Pentru salvarea unui document Part realizat în SolidWorks se urmează calea prezentată: din meniul principal se accesează File și Save, urmând a se denumi modelul 3D realizat. Dacă după salvarea fișierului dorim să îi atribuim alt nume, o putem face folosind comanda Save As. Comanda Save All permite salvarea tuturor fișierelor deschise în aplicație.

Tabel 3.7. Extensiile fișierelor SolidWorks

Blocurile grafice de construcție cu geometrie implicită

Blocurile grafice de construcție cu geometrie implicită sunt acele elemente de construcție, pe care utilizatorul nu trebuie să realizeze o schiță în prealabil. În tabelul următor sunt prezentate cele mai utilizate blocuri implicite pentru nivelul basic de folosire a softului SolidWorks. Aceste blocuri mai pot fi accesate din meniu principal la secțiunea Insert–>……..

Fig. 4.1. Meniul features cu blocurile grafice cele mai des utilizate

Fig. 4.2. Secțiunea „Insert” din meniul principal cu blocurile grafice

Tabel 4.1. Blocuri grafice cu geometrie implicită

Sketch Tools

Caseta cu instrumente Sketch Tools

Modelarea 3D a unei piese în Solidworks are ca element de pornire o schiță 2D, cu ajutorul căreia se vor putea apela blocurile de construcție explicită. Shițele 2D trebuie să fie realizate întotdeauna într-un plan sau pe o suprafață de construcție auxiliară.

În caseta cu instrumente Sketch se găsesc entități de schițare și unelte care permit modificarea schițelor, toate acestea vor alcătui schița sub denumirea de Sketch Entity.

Dacă vom apăsa pe săgețile mici din dreptul butoanelor cu entități, acolo un este cazul, vor apărea alte entități relativ legate de funcțiile acestora.

Fig. 5.1. Caseta cu instrumente Sketch Tools

Tabel 5.1. Descrierea entităților din caseta Sketch Tools

Constrângerile geometrice în schiță

Pentru definirea completă a unei schițe nu sunt suficienți doar parametrii dimensionali, este nevoie și de stabilirea unor relații geometrice între elementele acesteia sau de stabilire a unor relații între elementele acestora și diverse elemente realizate anterior, cum ar fi: plane, axe, linii, muchi, etc.

Constrângerile geometrice pot fi realizate de către soft sau introduse manual de către utilizator. Softul aplică relațiile de constrângere dacă are activată opțiunea de Automatic Relations. Această opțiune se activează din meniul principal, selectăm Tools apoi Skecth Setting și bifăm Automatic Relations.

Pentru aplicarea constrângerilor geometrice manual se apasă butonul Add Relation din bara cu instrumente Sketch, sau din bara cu meniul principal din Tools, Relations, Add, iar din caseta de dialog deschisă se vor selecta, stabili elemntele și relațiile necesare.

Tabel 5.2. Constrângerile geometrice posibile

Starea schițelor

Schița în momentul în care este desenată sau modificată, se poate afla în una din cele cinci stări posibile. Starea schiței este afișată în linia destinată acesteia din bara softului, aflată în dreapta jos a ferestrei SolidWorks. Pentru ca schița realizată de utilizator să fie corectă, indiferent de blocul grafic de construcție realizat, aceasta trebuie să fie complet definită. De reținut este faptul că SolidWorks nu impune acest lucru, însă este recomandat.

Tabel 5.3. Starea schițelor

Blocuri grafice de construcție cu geometrie explicită

Pentru realizarea unui bloc grafic de construcție cu geometrie explicită, este nevoie întotdeauna de o schiță, aceste blocuri pot fi de adăugare de material sau de înlăturare de material. De reținut este faptul că întotdeauna primul element realizat în arborele de construcție este de adăugare de material, iar acesta se poate denumi element de bază.

Tabel 6.1. Blocurile grafice de construcție principale

7. Exemple

7.1. Exemplul 1

7.2. Exemplul 2

8. Exerciții

ș

9. Lista exercițiilor

Bibliografie

[1] Sanda Bodea, Iacob-Liviu Scurtu: Geometrie descriptiva și desen tehnic, Editura Risoprint, ISBN: 978-973-53-1902-1, Cluj Napoca, 2016

[2] https://www.solidworks.com/sw/support/SystemRequirements.html

[3] https://ro.scribd.com/document/77695010/Curs-Grafica-Asistat%C4%83-de Calculator- Modelare-Proiectare-in-Solidworks

[4] https://ro.scribd.com/doc/93092815/Curs-Si-Lab-Solid-Works

[5] https://my.solidworks.com/solidworks/guide/SOLIDWORKS_Introduction_EN.pdf

Anexe

Anexa 1 – Butoanele blocurilor de construcție de tip Features și Sheet Metal

Anexa 2 – Butoanele casetei de instrumente Sketch

Anexa 3 – Layout Tools