Solidworks 28.09..2018 B5 Iso [309542]
VALENTIN MEREUȚĂ
METODE AVANSATE DE PROIECTARE A SISTEMELOR MECANICE
VALENTIN MEREUȚĂ
METODE AVANSATE DE PROIECTARE A SISTEMELOR MECANICE
EDITURA FUNDAȚIEI UNIVERSITARE
„Dunărea de Jos” – GALAȚI – 2015
UNIVERSITATEA DUNĂREA DE JOS GALAȚI
Facultatea de Inginerie
Editura Fundației Universitare „Dunărea de Jos” din Galați
Este acreditată CNCSIS
Referent științific:
Conf. univ. dr. ing. Sorin CIORTAN
©Editura Fundației Universitare
www.editura.ugal.ro
“Dunărea de Jos”, Galați, 2015 editura@ugal.[anonimizat] 978-973-627-554-8
Cuprins
Cuprins 4
INTRODUCERE 8
CAPITOLUL 1 9
INTERFAȚA ÎN SOLIDWORKS 9
1.1. Noțiuni introductive 9
1.2. Pornirea programului. Bara de meniuri 10
1.3. Dimensionarea spațiului de lucru 12
1.4. Configurări de bază 13
CAPITOLUL 2 17
REALIZAREA MODELELOR SOLIDE SIMPLE PRIN OPERAȚII SPECIFICE 17
2.1. Realizarea modelelor solide prin operația de extrudare 17
2.2. Realizarea modelelor solide prin operația Revolve 27
2.2.1. Realizarea schiței 27
2.2.2. Transformarea schiței în model solid 28
2.2.3. Generarea găurilor 30
2.3. Realizarea modelelor solide prin operațiile Sweep și Loft 36
2.3.1. Realizare placă 37
2.3.2. Realizare cilindru 38
2.3.3. [anonimizat] 39
2.3.4. [anonimizat] 42
2.3.5. Finalizare model 46
CAPITOLUL 3 48
UTILIZAREA RELAȚIILOR ÎN PROIECTAREA ȘI MODELAREA CU SOLIDWORKS 48
3.1. Definirea variabilelor globale 48
3.2. Realizarea modelului solid 50
3.3. Adaugarea relațiilor dintre elementele modelului 54
CAPITOLUL4 58
STRUCTURI METALICE 58
4.1. Noțiuni introductive 58
4.2. Modelare structură metalică 58
4.2.1. Realizarea schiței 58
4.2.2. Atribuirea profilului și realizarea îmbinărilor 60
4.2.3. Închiderea și sudarea capetelor profilului 62
4.2.4. Aplicarea și sudarea guseurilor 64
CAPITOLUL 5 66
BAZELE ASAMBLĂRII ÎN SOLIDWORKS 66
5.1. Generalități 66
5.2. Inserarea componentei când fișierul acesteia este deschis 67
5.3. Adăugarea componentelor din Windows Explorer 68
5.4. Adăugarea unei componente deja inserate 68
5.5. Date statistice privind ansamblul 68
5.6. Noțiuni privind aranjarea componentelor 69
5.6.1. Mutarea sau rotirea unei componente cu triada 70
5.6.2. Legături standard între componente 72
5.7. [anonimizat] 73
5.7.1. Realizarea părților componente 73
5.7.2. Realizarea ansamblului 74
CAPITOLUL 6 78
REALIZAREA PIESELOR DIN TABLĂ 78
6.1. Funcții utilizate în realizarea pieselor din tablă 78
6.1.1. Degajări de colț (opțiunea Auto Relief) 78
6.1.2. Funcția Base Flange 79
6.1.3. [anonimizat] 79
6.1.4. Funcția Mitter Flange 79
6.1.5. Funcția Sketched Bend 80
6.1.6. Funcția Hem 80
6.1.7. Închiderea colțurilor cu funcția Closed Corner 80
6.2. Model ansamblu tablă 80
6.2.1. Modelare parte 1 81
6.2.2. Modelare parte 2 84
6.2.3. Modelare parte 3 85
6.2.4. Realizarea ansamblului 88
CAPITOLUL 7 89
MATRIȚE DE TURNARE ÎN SOLIDWORKS 89
7.1. Noțiuni introductive 89
7.2. Matriță complexă 90
7.2.1. Modelare bielă 90
7.2.2. Scalare model 90
7.2.3. Realizarea liniei de separație pentru cele două matrițe 92
7.2.4. Închiderea zonelor ce reprezintă goluri ale piesei 93
7.2.5. Verificarea suprafețelor modelului 94
7.2.6. Realizarea schiței care definește forma matriței 95
7.2.7. Realizarea semi matrițelor 96
7.3. Realizare matriță simplă 98
CAPITOLUL 8 101
SOLUȚII AVANSATE DE MODELARE 101
8.1. Interferența dintre componentele ansamblului 101
8.2. Coliziunea dintre componentele ansamblului 103
8.3. Propagarea mișcării între elementele ansamblului 103
8.3.1. Inserare motor liniar 104
8.3.2. Inserare arcuri 108
8.3.2.1. Inserare arc modelat 108
8.3.2.2. Inserare arc prin funcția Spring 113
CAPITOLUL 9 116
ANALIZA CU ELEMENTE FINITE 116
9.1. Analiza cu elemente finite a unui arc 116
9.1.1. Modelare arc 116
9.1.2. Analiza neliniară a arcului. 121
9.1.2.1. Alegerea materialului 122
9.1.2.2. Impunerea condițiilor de frontieră 123
9.1.2.3. Generarea discretizării 124
9.1.2.4. Rulare analiză 125
9.2. Analiza statică 125
9.2.1. Generalități 125
9.2.2. Modelarea pistonului 126
9.2.3. Alegerea materialului 127
9.2.4. Generarea discretizării 128
9.2.5. Condiții limită 128
9.2.6. Rulare analiză 129
9.2.7. Rezultate analiză 130
9.3. Analiza termică 131
9.3.1. Noțiuni introductive 131
9.3.2. Alegere material și generare discretizare 132
9.3.3. Aplicare condiții limită 132
9.3.4. Rezultatele analizei termice 134
CAPITOLUL 10 135
GENERAREA DESENELOR 135
10.1. Alegerea formatului 135
10.2. Vederi, proiecții și secțiuni 136
10.3. Personalizarea formatului 138
10.4. Dimensionarea 140
10.5. Inserare simboluri și comentarii 141
10.5. Desenul de ansamblu 143
Bibliografie 145
INTRODUCERE
Scopul principal al lucrării Metode avansate de proiectare a sistemelor mecanice cu SolidWorks este acela de a introduce noțiuni de proiectare și modelare solidă.
Această lucrare are ca scop inițierea studenților în tainele proiectării asistate de calculator utilizând SolidWorks ca instrument de modelare, capitolele prezentând pas cu pas tehnica realizării modelelor solide de bază, prin diferite metode de execuție.
În lucrare sunt prezentate o serie de aplicații care au ca scop inițierea utilizatorilor CAD în modelarea cu SolidWorks 2016, fiind util și celor care au folosit versiuni mai vechi ale software-ului. Premisa de bază a acestei lucrări este aceea că realizarea mai multor modele utilizând SolidWorks, conduce la o mai bună cunoaștere a software-ului. În acest sens, fiecare aplicație introduce un nou set de comenzi și concepte, bazându-se pe aplicațiile anterioare.
Această lucrare nu încearcă să acopere toate facilitățile oferite de SolidWorks 2016, oferind doar baza modelării cu acest soft.
Autorul
CAPITOLUL 1
INTERFAȚA ÎN SOLIDWORKS
1.1. Noțiuni introductive
SolidWorks este un pachet software (SOLIDWORKS Simulation, SOLIDWORKS Motion, SOLIDWORKS Flow Simulation, Sustainability, etc.) de modelare solidă, care permite utilizatorilor realizarea modelelor complexe solide atât pentru proiectare cât și pentru analiză. SolidWorks este utilizat de studenți, designeri, ingineri și alți profesioniști în scopul realizării componentelor, ansamblurilor și desenelor simple și complexe.
Dimensiunile modelului în SOLIDWORKS sunt asociative între părți, ansambluri și desene, într-o singură direcție, de la parte la desen sau de la parte la ansamblu.
Obiectivele lucrării:
Familiarizarea cu interfața Programului SolidWorks;
Realizarea și modificarea unor modele simple prin operații specifice;
Realizarea unor ansambluri formate din mai multe părți;
Modificarea definițiilor pieselor prin utilizarea instrumentelor specifice în scopul personalizării componentelor standard din bibliotecă;
Realizarea desenelor de execuție și a desenelor de ansamblu;
Calcularea stării de tensiuni și deformații a unei părți asupra căreia acționează o sarcină;
Realizarea analizei termice a unui component dintr-un ansamblu.
Competențe dobândite după parcurgerea lucrării:
Cunoașterea unei aplicații software utilizată în proiectarea industrială;
Înțelegerea gestionării fișierelor, pornirea și oprirea programului, copierea și salvarea fișierelor;
Aptitudinea de a utiliza următoarele elemente: bara de instrumente din bara de meniuri, meniurile derulante, barele de instrumente de context, pictogramele de feedback ale sistemului, bara de instrumente Heads-up View, proprietățile documentelor și multe altele;
Cunoștințe în ceea ce privește vizualizarea modelului, rotirea și manevrarea cu mouse-ul în fereastra SOLIDWORKS Graphics.
Utilizarea uneltelor pentru realizarea schiței și a caracteristicilor 3D, pentru realizarea unui model solid;
Aplicarea constrângerilor dimensionale și geometrice între elementele schiței;
Evaluarea designului și modificarea acestuia prin modificări aplicate schiței și a unor părți ale modelului solid;
Aplicarea standardelor din desenul tehnic pentru piese și ansambluri și înțelegerea asociativității dintre diferite formate de fișiere ce se pot modifica în timpul procesului de proiectare;
Înțelegerea diferitelor tipuri de analiză cu elemente finite.
Înainte de a începe lucrul în software, este important să fie înțelese diferitele componente care alcătuiesc un model SolidWorks.
Componenta elementară a unui model în SolidWorks este partea, compusă din primitive, intersecții ale acestora și elemente realizate prin operații 3D, cum ar fi: Extrusion, Revolve, Loft, Sweep etc.
A doua componentă este ansamblul, care este alcătuit din mai multe părți între care există legături numite constrângeri. Orice model complex va consta, de obicei, dintr-unul sau mai multe ansambluri.
Ultima componentă din SolidWorks este desenul.
Un desen este modul tipic de a reprezenta un model 3D, astfel încât orice inginer (sau producător) să poată realiza partea.
1.2. Pornirea programului. Bara de meniuri
Se face clic pe butonul Start din colțul din stânga jos al ferestrei și se urmează secvența All Programs/SOLIDWORKS/SOLIDWORKS.
Dublu-click pe iconul programului de pe desktop.
Modulul SolidWorks este conceput astfel încât să utilizeze la maximum fereastra grafică. Bara de meniu conține un set dintre cele mai utilizate butoane din bara de instrumente Standard, fig. 1.1.
Fig. 1.1. Instrumente standard în SolidWorks
New – Crearea unui document nou;
Open – Se deschide un document existent;
Save – Se salvează documentul activ;
Print – Comandă utilizată în scopul printării fișierului activ;
Undo – Revine la comanda anterioară;
Select – Se selectează Sketch-ul, componentele etc;
Rebuild – Reconstruiește partea activă, asamblarea sau desenul;
File Properties – Afișează informațiile sumare din fișierul activ;
Options – Modifică opțiunile de sistem pentru SOLIDWORKS.
Dacă se face click pe săgeata din bara de meniuri se va afișa o structură de meniu la care sub meniurile se modifică în funcție de tipul de document activ, fig. 1.2.
De exemplu, meniul Insert include Features în documentul Part, constrângeri în ansamblu și vederi ale modelului în fișierul desen.
Displayul meniurilor este de asemenea în funcție de tipul de modelare. Implicit este alcătuit din File, Edit, View, Insert, Tools, Window și Help, Fig. 1.2.
Fig. 1.2. Meniuri în SolidWorks
1.3. Dimensionarea spațiului de lucru
SolidWorks, ca multe aplicații de proiectare, utilizează ferestre în care se realizează modelarea, dimensiunea acestora putându-se configura în funcție de preferințele utilizatorului.
Pentru modificarea dimensiunii spațiului de lucru, se mută cursorul de-a lungul marginii unei ferestre până când forma cursorului arată ca o săgeată cu două capete. În acest moment se ține apăsat butonul stâng al mouse-ului și se glisează fereastra până are dimensiunea dorită. Când fereastra are dimensiunea dorită, se eliberează butonul mouse-ului.
Fereastra în SolidWorks poate să fie alcătuită din mai multe panouri, care pot fi redimensionate diferit unul față de celălalt. În acest scop se mută cursorul de-a lungul marginii dintre două panouri, până când cursorul ia forma a două linii paralele cu săgeți perpendiculare, se ține apăsat butonul stâng al mouse-ului și se glisează panoul la o altă dimensiune, iar când panoul are dimensiunea necesară se eliberează butonul mouse-ului.
Ferestrele în SolidWorks sunt alcătuite din două panouri, unul care oferă date non-grafice și celălalt care oferă reprezentarea grafică a părții, a ansamblului sau a desenului.
Panoul din stânga al ferestrei conține structura arborescentă a modelului, FeatureManager, PropertyManager și ConfigurationManager.
Funcțiile butoanelor mouse-ului în SolidWorks
Click stânga, se folosește pentru selecție, atât a elementelor din fereastra grafică cât și a celor din structura arborescentă;
Click dreapta, afișează meniurile de comenzi rapide;
Butonul din mijloc pentru diferite moduri de vizualizare și rotire a modelului sau ansamblului.
Fig. 1.3. Funcții click dreapta
1.4. Configurări de bază
Așa cum se preciza la începutul lucrării un model în SolidWorks este compus din mai multe componente, elementul de bază fiind partea. De aceea în continuare se vor prezenta câteva metode de obținere a unei părți.
După deschiderea programului se va urma secvența File/New. Se va deschide o casetă de dialog, Fig. 1.4, în care se vor indica unitățile de măsură utilizate.
Fig. 1.4. Unități de măsură
Programul SolidWorks oferă posibilitatea alegerii unui mod de lucru dintre două existente: începător și avansat. În lucrare se folosește modul avansat, fig. 1.5.
Fig. 1.5. Alegerea modului de lucru
Fig. 1.6. Fereastra de lucru, template Part
1. Bara cu instrumente ale meniului principal
2. Manager de comandă implicit
3. Manager funcțional implicit pentru parte
4. Ascunde / Afișează Managerul de funcții
5. Bara cu instrumente de vizualizare;
Unitățile de măsură se pot schimba și din zona grafică, din colțul din dreapta jos, Fig. 1.7.
Fig. 1.7. Modificare unități de măsură
Browserul este alcătuit din mai cinci taburi, Fig. 1.8.
Fig. 1.8. Fereastra de lucru, template Part
Primul Tab, Fig. 1.8. a, denumit Feature Manager, prezintă toate caracteristicile create în model, fiind extrem de importantă, deoarece permite selectarea și modificarea caracteristicilor după ce acestea au fost create.
Cel de-al doilea Tab, Fig. 1.8. b, denumit Property Manager, vă permite modificarea proprietăților diferitelor entități fie în timpul construcției, fie după realizarea acestora.
Al treilea Tab, Configuration Manager, Fig. 1.8. c, se utilizează pentru modificarea diferitelor configurații de vizualizare, cum ar fi vederi explodate sau vizualizări de secțiuni 3D.
Ultimul Tab prezentat Appearances, Fig. 1.8. d, face referire la parametrii care definesc aspectul modelului. Modificări ale aspectului modelului se fac prin accesarea butonului caracteristic din bara cu instrumente de vizualizare (nr. 5 din Fig. 1.6) și schimbarea caracteristicilor din fereastra de dialog ce se deschide în Browser, Fig. 1.9.
Fig. 1.9. Fereastra de lucru, template Part
În situația în care se dorește modificarea schiței, aceasta se poate face prin selectarea ei din Browser și se alege Edit Sketch, Fig. 1.10. a iar modificarea caracteristicilor modelului prin selectarea și accesarea comenzii Edit Feature, Fig. 1.10. b.
Fig. 1.10. Modificare schiță și model
CAPITOLUL 2
REALIZAREA MODELELOR SOLIDE SIMPLE PRIN OPERAȚII SPECIFICE
2.1. Realizarea modelelor solide prin operația de extrudare
Operația de extrudare este cea mai utilizată operație de realizarea a modelelor solide și are la bază generarea unor contururi plane, închise, transformarea în modele 3D realizându-se prin deplasarea acestora după o direcție normală la contur.
Primul pas în realizarea modelului este realizarea conturului, de aceea trebuie selectat planul schiței, care poate fi oricare din cele trei existente în Browser.
Fig. 2.1. Alegerea planului schiței
Fig. 2.2. Atribuirea schiței
Există două posibilități în realizarea schiței:
– se activează comanda Sketch și apoi se indică planul schiței;
– se selectează planul, din Browser, cu click stânga, fig. 2.2. a, sau click dreapta, fig. 2.2. b și apoi i se atribuie schița.
După alegerea planului schiței se trece la realizarea acesteia cu ajutorul comenzilor specifice prezentate în fig. 2.3.
Fig. 2.3. Comenzi specifice realizării schiței
În lucrare sunt prezentate etapele de realizare a modelului solid prezentat în fig. 2.4, desenul de execuție fiind dat în Anexa 1. Modelul va fi realizat doar prin operații de extrudare. Se precizează faptul că există mai multe variante de obținere a modelului, rezultatul final fiind același.
Fig. 2.4. Model solid obținut prin extrudare
Pentru realizarea unui model solid se parcurg succesiv următoarele etape:
1. Se realizează schița după indicațiile din desenul de execuție;
2. Se aplică constrângerile geometrice și dimensionale;
3. Se transformă schița în model solid.
Chiar dacă SolidWorks oferă o serie de facilități în realizarea schiței este bine să se respecte unele aspecte cum ar fi realizarea unei schițe proporționale cu forma din desen, schița inițial nu va avea teșituri și racordări, acestea realizându-se la final, dacă se trasează linii sub un unghi apropiat de 90o inițial acesta va fi trasat mai mic, valoarea dorită fiind impusă pri constrângeri, schița se transformă în model solid dacă aceasta formează o regiune închisă.
Pentru realizarea modelului propus în fig. 2.4, se vor construi inițial două cercuri concentrice cu razele de 30 mm și 50 mm centrul cercurilor fiind plasat în centrul sistemului de coordonate.
După accesarea comenzii Circle se va indica centrul cercului și prin tragere i se impune acestuia un anumit diametru. Se observă apariția în Browser a unei ferestre în care sunt proprietățile cercului, fig. 2.5 a. Aici se pot preciza tipul de realizare a cercului (prin indicarea a trei puncte de pe cerc sau prin specificarea centrului și a razei, variantă selectată), coordonatele centrului și raza.
Fig. 2.5. Proprietățile cercului
Dimensiunea razei cercului se poate specifica în acest moment sau după realizarea schiței prin accesarea comenzii Smart Dimension, fig. 2.5.b. Dacă se alege prima variantă de dimensionare la validarea comenzii (Close Dialog), dacă se trage de cerc raza acestuia se va modifica, comparativ cu cea de-a adoua variantă când i se impune cercului o constrângere dimensională.
Cele două cercuri vor fi constrânse atât dimensional, prin indicarea valorii pentru cele două diametre, cât și geometric, fixate în centrul sistemului de coordonate (se poate vedea constrângerea Coincident cu culoare verde), fig. 2.6.
Fig. 2.6. Construcția cercurilor
Se va construi un dreptunghi, comanda Corner Rectangle, fig. 2.7.a, indicând un colț coincident cu punctul de quadrant vertical al cercului.
Fig. 2.7. Construcție dreptunghi
Se vor impune unele constrângeri dreptunghiului, dimensională – lungimea laturii de 140 mm și geometrică. Constrângerea geometrică se referă la indicarea tangenței dintre latura de jos a dreptunghiului și cerc. În acest scop se accesează comanda Add Relation, fig. 2.8. a și se alege constrângerea Tangent, 2.8. b, selectându- se pe rând cercul și latura de jos a dreptunghiului, în final pentru aplicarea constrângerilor se validează comanda.
În continuare se va șterge latura verticală a dreptunghiului care intersectează cercurile, prin selectare și Delete de la tastatură.
Fig. 2.8. Constrângere dreptunghi
Pentru finalizarea schiței se șterge arcul de cerc care intersectează cele două laturi ale dreptunghiului, cu ajutorul comenzii Trim Entities, Fig. 2.9. a.
În Browser apare o fereastră de dialog din care se selectează modalitatea de tăiere, aici Trim to closest, indicându-se porțiunea din schiță care trebuie tăiată.
Fig. 2.9. Comanda Trim
În final prima schiță va arăta ca în fig. 2.10.
Fig. 2.10. Schița I
După realizarea schiței se trece la cea de-a doua etapă în realizarea unui model solid, transformarea schiței 2D în model 3D. Din meniul Features se accesează comanda Extruded Boss/Base, fig. 2.11 a. Se deschide fereastra de dialog specifică operației de extrudare, fig. 2.11. b în care se va specifica direcția și distanța de extrudare.
Fig. 2.11. Operația Extruded Boss/Base
Modelul solid după operația de extrudare este prezentat în fig. 2.12.
Fig. 2.12. Model intermediar I
În scopul realizării modelului final se vor repeta pașii parcurși anterior pentru realizarea modelului intermediar I. Se va indica planul schiței ca fiind una din cele două fețe ale modelului intermediar, pe care se va trasa un dreptunghi cu unul din vârfuri situat pe latura superioară a modelului intermediar I și cel de-al doilea în colțul din dreapta jos, fig. 2.13.
Fig. 2.13. Schița II
Schița astfel construită este constrânsă geometric. Pentru a fi constrânsă și dimensional trebuie să i se atribuie o dimensiune laturii dreptunghiului.
Se accesează comanda Extruded Boss/Base, pentru transformarea schiței în model solid, fig. 2.14.
Fig. 2.14. Operația Extruded Boss/Base
După cea de-a doua operație de extrudare modelul intermediar va arăta ca în fig. 2.15.
Fig. 2.15. Model intermediar II
Pentru finalizarea modelului este necesară o ultimă operație de extrudare, de data aceasta cu tăiere. Se indică planul schiței ca fiind pe una din fețele extrudării anterioare, fig. 2.16 a. Pe aceasta se va trasa o linie oblică, conform fig. 2.16.b, și se va impune constrângerea dimensională, 2.16. c.
Fig. 2.16. Schița II
Schița se va transforma în model solid utilizând operația de extrudare prin tăiere, comanda Extruded Cut, fig. 2.17.a, indicându-se zona și lungimea de tăiere, fig. 2.17.b.
Fig. 2.17. Operația Extruded Cut
Modelul final obținut doar prin operația de extrudare este prezentat în fig. 2.18.
Fig. 2.18. Model final
2.2. Realizarea modelelor solide prin operația Revolve
O caracteristică care este frecvent remarcată la modele solide sau în desenele de execuție este simetria. SolidWorks oferă instrumente pentru realizarea modelelor complexe simetrice și pentru modele cu forme cilindrice sau conice prin utilizarea operației Revolve. Operația Revolve rotește, cu un unghi cuprins între 0o și 360o, o regiune în jurul unei axe obținându-se în acest fel un model solid. Este prezentat în continuare modul de realizare a modelului din fig. 2.19, desenul de execuție regăsindu-se în Anexa 2.
Fig. 2.19. Model realizat cu Revolve
2.2.1. Realizarea schiței
Cu ajutorul comenzii Line se trasează conturul ce urmează a fi rotit și axa de simetrie. Înainte de trasarea axei se va activa butonul Centerline.
Fig. 2.20. Comanda Centerline
După realizarea schiței, aceasta se va dimensiona conform fig. 2.21. Atunci când se face dimensionarea unui diametru se fac următoarele observații:
– în cazul în care se selectează pe rând linia pentru care se face dimensionarea sau un punct aparținând acesteia și un punct de capăt al axei de referință se va introduce valoarea razei fig 2.21, valorile 60 și 25 din stânga schiței;
– dacă se selectează pe rând linia pentru care se face dimensionarea sau un punct aparținând acesteia și axa de referință se va introduce valoarea razei dacă se mută cursorul deasupra liniei de axă sau valoarea diametrului dacă se mută cursorul sub linia de axă, fig. 2.21, valorile 66 și 100 din dreapta schiței.
Fig. 2.20. Schiță model
2.2.2. Transformarea schiței în model solid
Fig. 2.21. Operația Revolved Boss/Base I
După realizarea schiței se va trece în modul Feature și se va accesa comanda Revolved Boss/Base, fig. 2.21. În situația în care linia față de care se face răsucirea a fost trasată cu linie de axă, programul va intui cele două entități și previzualizarea va arăta ca în fig. 2.21 și se va indica doar unghiul de răsucire, implicit 360o.
În caz contrar sau atunci când schița este complexă trebuie să se selecteze pe rând entitatea care urmează să se răsucească și axa față de care are loc această operație, fig. 2.22. Se va debifa caracteristica de grosime (subțiere) Thin Feature.
Fig. 2.22. Operația Revolved Boss/Base II
Este posibil ca în urma operației Revolved Boss/Base să rămână vizibilă schița.
Pentru anularea vizibilității se va selecta Sketch-ul din Browser și se face click pe butonul Hide, Fig. 2.23.
Fig. 2.23. Anularea vizibilității schiței
După utilizarea operației Revolved Boss/Base și anularea vizibilității schiței, modelul solid va arăta ca în fig. 2.24.
Fig. 2.24. Model intermediar
2.2.3. Generarea găurilor
Pentru finalizarea modelului solid se vor practica găurile în cele două flanșe.
Fig. 2.25. Cubul proiecțiilor
În acest scop trebie să se indice punctele în care se vor practica cele două rânduri de găuri. Inițial se va fixa planul de lucru pe fața flanșei mai mici.
Se rotește modelul cu ajutorul cubului proiecțiilor, fig. 2.25.
Se va poziționa inițial un punct pe direcție verticală la distanța de 40 mm, apoi se va multiplica acesta prin intermediul comenzii Circular Pattern, Fig. 2.26.
După accesarea comenzii în Browser se va deschide fereastra de dialog specifică acestei comenzi în care se vor introduce și specifica pe rând următoarele caracteristici: elementul de multiplicare (punctul), numărul acestora, unghiul pe care se face multiplicarea și punctul în jurul căruia se va face generarea.
Fig. 2.26. Comanda Circular Pattern
După ieșira din modul Sketch, modelul solid va arăta ca în fig. 2.27. Se observă punctele și constrângerile geometrice ale acestora.
Fig. 2.27. Generare puncte
Pentru realizarea găurilor se va accesa din bara de instrumente Hole Wizard. Se deschide o fereastră de dialog care are două tab-uri, unul pentru tipul găurii și celălalt pentru poziționarea găurii, fig. 2.28.
Fig. 2.28. Fereastra Hole Wizard
La tipul găurii se pot observa diferite modele pentru realizarea acesteia, în funcție de tipul șurubului care urmează să se asambleze, standardul, tipul capului șurubului, diametrul șurubului.
Fig. 2.29. Tab-ul Type, Hole Wizard
La selectarea tabului Position se cere să se indice poziția găurii în funcție de diverse referințe, pe un plan față de două dimensiuni sau utilizând o schiță 3D când se indică trei coordonate pentru poziționare.
Fig. 2.30. Tab-ul Position, Hole Wizard
În cazul de față se va selecta Hole, fig. 2.29, standard ISO, drill sizes, ϕ 8, End Condition- Up to Next. La poziție se va selecta în primul rând fața laterală a flanșei și apoi se vor selecta punctele.
Fig. 2.31. Model intermediar
Pentru modelarea găurilor pe cea de-a doua flanșă se pune planul schițta apoi se fixează un punct pe direcție verticală la distanța de 45 mm, față de centru și apoi se va practica o gaură de 10 mm, fig. 2.32.
Fig. 2.32. Model gaură
Pentru multiplicarea găurilor se va utiliza comanda Circular Pattern, fig. 2.33 din modul de lucru Feature.
Fig. 2.33. Condiții Circular Pattern
După accesarea comenzii Circular Pattern, se deschide fereastra de dialog corespunzătoare acestei comenzi. Se observă că aceasta este asemănătoare celei din modul Sketch, singura diferență fiind aceea că în modul Features este necesară indicarea unei axe sau a unei muchii circulare în jurul căreia se face multiplicarea comprativ cu modul Sketch când era necesar să se indice un punct.
Modelul final este prezentat în fig. 2.34.
Fig. 2.34. Model final
2.3. Realizarea modelelor solide prin operațiile Sweep și Loft
Atunci când modelele prezintă un grad mare de complexitate nu pot fi realizate doar prin utilizarea operațiilor prezentate anterior, Extrude și Revolve, fiind necesar să se folosească comenzi cum ar fi Loft și Sweep. Aceste comenzi generează modele:
– prin translatarea unei regiuni de-a lungul unei curbe directoare care poate lua orice formă, (comanda Sweep) complexitatea comenzii se referă la complexitatea modelului matematic folosit pentru generarea geometriei.
Fig. 2.35. Model realizat cu Sweep
– prin unirea a două regiuni după o curbă directoare (comanda Loft) caz în care complexitatea modelului matematic folosit este cea mai mare rezultând modelele geometrice care nu s-ar putea realiza prin alte operații.
Fig. 2.36. Model realizat cu Loft
Fig. 2.36. Model Sweep
2.3.1. Realizare placă
Modelul solid prezentat în fig. 2.36 poate fi descompus în următoarele părți: baza (placă cu dimensiunile 90x70x18 mm), cilindru (R80, H55) la distanța de 47 față de planul superior al plăcii și cele două nervuri.
Primul pas în realizarea plăcii este realizarea schiței, după indicațiile din desenul de execuție. Se trasează un dreptunghi cu dimensiunile 90×70 mm pe planul de sus, fig. 2.37 a.
Fig. 2.37. Placă
Se va transforma schița în model solid prin extrudare pe distanța de 18 mm, fig. 2.37 b.
2.3.2. Realizare cilindru
Pentru realizarea cilindrului se va realiza schița pe un plan situat la distanța de 47 mm față de fața superioară a plăcii. Planul se va construi urmând secvența Reference Geometry/Plane., fig. 2.38.a, prin indicarea suprafeței de referință (fața superioară a plăcii) și distanța față de aceasta, fig. 2.38. b.
Fig. 2.38. Construcție plan
După realizarea cercului cu centrul în punctul de coordonate 140, 45 față de cele două muchii ale plăcii, fig. 2.39, se va extruda acesta cu 55 mm în sens opus plăcii.
Fig. 2.39. Construcție cerc
2.3.3. Realizare nervură – Sweep
Pentru modelarea nervurii trebuie să se construiască în primul rând o regiune și apoi calea după care se va deplasa aceasta. Regiunea este constituită dintr-un dreptunghi cu lățimea de 10 mm situat pe placă, fig. 2.40, la distanța de 6 mm față de muchia interioară.
Fig. 2.40. Regiune dreptunghiulară
În scopul trasării curbei directoare se va construi schița pe planul care trece prin centrul cilindrului, fig. 2.41.
Fig. 2.41. Alegere plan schiță
Schița curbei directoare se va trasa conform fig. 2.42. Se va trasa până la centrul cilindrului având grijă ca aceasta să se intersecteze cu schița de pe placă.
Fig. 2.42. Curbă directoare
După realizarea regiunii și a curbei directoare se iese din modul schiță și se accesează comanda Swept Boss/Base, fig. 2.43.
Fig. 2.43. Comanda Swept Boss/Base
Accesând comanda Swept Boss/Base, se deschide în Browser caseta de dialog specifică acestei comenzi. Se va specifica pe rând dreptunghiul și calea directoare, fig. 2.44.
Fig. 2.43. Comanda Sweep
În situația în care nu se poate selecta curba directoare trebuie să se activeze uneltele de filtrare din bara cu instrumente ale meniului principal (fig. 1.6) Customize/Toolbars/Selection Filter, fig. 2.44.
Fig. 2.43. Activare unelte de filtrare
Uneltele de filtrare sunt necesare și atunci când se dorește activarea unui profil al modelului pe un alt plan al schiței, acest profil putând fi utilizat pentru o modelare ulterioară (Convert Entities, fig. 2.49).
Pentru realizarea decupării în cilindru se pune planul schiței pe suprafața exterioară și se trasează un cerc cu diametru de 40 mm, concentric cu muchia cilindrului, fig. 2.44.
Fig. 2.44. Schiță decupare cilindru
Definitivarea decupării se face aplicând comanda Extruded Cut, fig. 2.45.
Fig. 2.45. Decupare cilindru
Tot din modul Features se accesează comanda Hole Wizard în scopul realizării găurilor de montaj al modelului practicate în placă, fig. 2.46. Acestea se vor poziționa la 20 mm față de laturile plăcii, tipul găurii fiind Countersink.
Fig. 2.46. Găuri placă
2.3.4. Realizare nervură – Extrude
Cea de-a doua nervură a modelului se realizează prin extrudare, în acest scop se va trasa un profil, cu dimensiunile conform desenului de execuție, pe planul median al modelului, direcția de extrudare fiind Mild Plane, fig. 2.47.
Pentru ușurința modelării se poate înlătura o parte din model. Se va selecta planul Right Plane din Browser apoi se activează comanda Section View fig. 2.47 (din bara cu instrumente de vizualizare fig. 1.6).
Fig. 2.47. Section View
După accesarea comenzii se deschide fereastra de dialog, unde se fac setările specifice comenzii, se poate modifica atât unghiul planului de secționare cât și modul de reprezentare al acestuia, fig. 2.48a, după validarea comenzii modelul secționat va arăta la fel ca în fig. 2.48.c.
Fig. 2.48. Proprietăți Section View
În continuare se va selecta ca plan al schiței Right Plane din Browser, și se va construi partea superioară a schiței iar pentru partea inferioară se activează comanda Convert Entities, fig. 2.49.
Fig. 2.49. Accesare comandă Convert Entities
Cu ajutorul uneltei Filter Edges se va selecta partea inferioară a schiței, fig. 2.50.
Fig. 2.50. Comanda Convert Entities
Se închide conturul schiței, fig. 2.51 și se extrudează regiunea astfel creată, iar pentru selectarea regiunii se va alege unealta Filter Surface Bodies.
Fig. 2.51. Schiță nervură
Fig. 2.52. Extrudare regiune nervură
Deoarece schița s-a trasat până la axa cilindrului, se poate observa că o parte a nervurii străbate decuparea din cilindru, fig. 2.53.
Fig. 2.53. Nervură model
Nervura a fost realizată în acest mod intenționat pentru a pune în evidență faptul că se pot face anumite modificări în Browser în ceea ce privește ordinea operațiilor de realizare a modelului. Se observă în Browser, fig. 2.54, faptul că după operația de decupare a cilindrului au fost făcute încă două operații.
Fig. 2.54. Selectare operație Cut-Extrude
Decuparea cilindrului se poate muta astfel încât să devină ultima operație, acest lucru realizându-se prin selectarea extrudării cu tăiere și tragerea la finalul operațiilor, rezultatul fiind prezentat în fig. 2.55.
Fig. 2.55. Model intermediar
2.3.5. Finalizare model
Finalizarea modelului se face prin aplicarea unor racordări și teșirea colțurilor plăcii, fig. 2.56.
Racordările s-au realizat aplicând comanda Fillet, opțiuni: Constant Size Fillet raza de racordare fiind de 5 mm, iar teșiturile cu Chamfer, opțiuni: Angle distance specificând unghiul de 45o și distanța de 10 mm. Se procedează analog pentru teșirea muchiei interioare a decupării din cilindru, distanța fiind de această dată de 2 mm.
Fig. 2.56. Teșituri și racordări
Modelul final va arăta conform figurii 2.57.
Fig. 2.57. Model final
CAPITOLUL 3
UTILIZAREA RELAȚIILOR ÎN PROIECTAREA ȘI MODELAREA CU SOLIDWORKS
În scopul realizării unui model „inteligent” care să poată să se modifice în funcție de anumiți parametri de intrare se pot folosi relații între parametri ce pot fi scrise sub forma unor ecuații.
Exemplul următor prezintă realizarea unei plăci de legătură, aceasta fiind modelată prin impunerea unor parametri definiți anterior modelării și a relațiilor dintre acești parametri.
Fig. 3.1. Placă legătură
3.1. Definirea variabilelor globale
În scopul activării butonului pentru lansarea comenzilor referitoare la definirea parametrilor se poate urma una din cele două căi:
– se urmează calea Options/Customize/Toolbars unde se bifează căsuța Tools, fig. 3.2. a;
– se face click dreapta pe bara de jos a ferestrei de lucru unde se selectează Tools, fig. 3.2.b.
Fig. 3.2. Activare bară de instrumente Tools
Ambele variante au ca efect activarea unei bare cu instrumente din care se va selecta iconul Equations, cu care se pot realiza relații matematice între dimensiunile modelului, fig. 3.3.
Fig. 3.3. Activare comandă Equations
La activarea comenzii se deschide o fereastră de dialog în care se pot introduce variabile globale, față de care se pot realiza legături între alte dimensiuni ale modelului și se pot introduce relații între dimensiuni scrise sub forma unor ecuații.
Pentru realizarea modelului plăcii se pot introduce două variabile față de care să se definească celelalte dimensiuni. S-au ales ca variabile globale latura pătratului și grosimea plăcii, acestea fiind introduse pe rând făcând click pe Add global variable. Spre exemplu latura pătratului a fost scrisă l_patrat la trecerea în căsuța în care se specifică valoarea, aici 45, se poate observa faptul că automat variabila a fost pusă între ghilimele, fig. 3.4. De asemenea o variabilă globală poate fi definită în funcție de alta definită anterior, ca o funcție sau ca o proprietate a modelului.
Fig. 3.3. Introducere variabile globale
3.2. Realizarea modelului solid
După introducerea variabilelor globale se va stabili planul schiței pe Top Plane, unde se va construi un pătrat care se va dimensiona prin scrierea în caseta corespunzătoare dimensiunii a semnului „=” după care se observă că programul oferă posibilitatea alegerii uneia din cele două variabile globale, fig. 3.4.
Fig. 3.4. Dimensionare pătrat
După închiderea casetei de dialog se observă pe schiță apariția în dreptul valorii dimensiunii a simbolului care indică faptul că dimensiunea este condiționată de o relație, fig. 3.5.
Fig. 3.5. Dimensionare pătrat
După dimensionarea pătratului se va extruda regiunea prin indicarea celei de-a doua variabilă globală „g_placa”, fig. 3.6.
Fig. 3.6. Extrudare placă
Pentru realizarea celei de-a doua părți a modelului se va pune planul schiței pe o față laterală a plăcii și se construiește o schiță conform figurii 3.7, dimensiunile fiind trecute sub formă de ecuații. Se extrudează, la fel ca și baza cu variabila globală „g_placa”.
Fig. 3.7 Schiță laterală
Se procedează analog pentru cea de-a treia parte a modelului, urmănd indicațiile din fig. 3.8, extrudarea se va face tot cu variabila globală „g_placa”
Fig. 3.8 Schița nr. 3
Modelarea se va continua prin realizarea găurilor din placă. Se va accesa comanda Hole unde se va indica standardul ISO și diametrul găurii de 5 mm. Inițial găurile se vor poziționa la 10 mm față de margini, fig. 3.9, urmând ca să se scrie relațiile de dependență ulterior modelării.
Fig. 3.9 Poziționare găuri
Pentru a transforma toate părțile realizate anterior într-un singur corp din Feature se selectează comanda Intersect, fig 3.10.
Fig. 3.10 Comanda Intersect
Se vor selecta toate componentele, apoi în caseta de dialog care se deschide în Browser se apasă butonul Intersect, fig. 3.11.
Fig. 3.11 Realizare intersecție
Pentru finalizarea modelului solid se vor crea racordări la colțurile plăcii, conform fig. 3.12.
Fig. 3.12 Model final
3.3. Adaugarea relațiilor dintre elementele modelului
O primă modalitate de a realiza legături parametrice între elementele modelului este cea prezentată mai înainte, atunci când relațiile erau scrise înainte sau în timpul modelării. Cea de-a doua metodă este prezentată în continuare, atunci când relațiile sunt adăugate după realizarea modelului.
Fig. 3.13 Activare vizualizare dimensiuni
Pentru ușurința lucrului se va activa opțiunea de vizualizare a dimensiunilor modelului. În Browser se face click dreapta pe Annotation și se alege Show Feature Dimensions, fig. 3.13.a. Rezultatul va fi vizualizarea dimensiunilor pe modelul 3D. Deoarece în ecuații intervin denumirile elementelor schiței și atunci când schița este complexă și este dificil de urmărit toate notațiile este bine ca elementele să aibă denumiri sugestive. În acest scop se activează opțiunea View dimension names, fig. 3.13.b.
După activarea celor două opțiuni modelul va arăta ca în fig. 3.14.
Fig. 3.14 Vizualizare dimensiuni
Pentru adăugarea unor relații între dimensiuni se activează funcția Equations. Se deschide fereastra din fig. 3.15, în care sunt prezentate toate relațiile și valorile parametrilor definiți până în acest moment.
Fig. 3.15 Tabel parametri
Se vor adăuga pe rând ecuațiile necesare realizării unui model constrâns de relațiile dintre dimensiuni. Se face click în coloana Equation pe Add equation. Se vor poziționa găurile din placă față de muchiile laterale la distanța de ¼ din latura plăcii. Pentru ușurința introducerii parametrilor, aceștia se vor selecta direct de pe model, fig. 3.16.
Fig. 3.16. Adăugare parametru
În celula valorii se scrie simbolul „=”, și se alege variabila globală „l_patrat”, fig. 3.17, care se va înmulți cu 5, ecuația va fi: ="l_patrat"/4.
Fig. 3.17. Adăugare variabilă globală
Se procedează analog și în cazul celorlalte dimensiuni pentru poziționarea găurilor.
Găurile din partea de sus a modelului se vor plasa la mijlocul plăcuței orizontale, aceeași distanță de capătul plăcuței și distanța dintre găuri va fi de 4 ori distanța față de capăt.
Diametrul găurilor se va defini ca fiind dublul grosimii plăcii. În final tabelul cu parametrii modelului va arăta ca în fig. 3.18, fiind alcătuit doar din două variabile globale în funcție de care modelul va lua diferite mărimi.
Fig. 3.18. Tabel parametri model
CAPITOLUL4
STRUCTURI METALICE
4.1. Noțiuni introductive
Pentru realizarea unei structuri metalice în SolidWorks pentru început trebuie să se realizeze schița (calea) după care se vor modela profilurile metalice.
SolidWorks utilizează profiluri metalice diverse: U, L, I, T, acestea fiind caracteristice standardului utilizat.
Tronsoanele de segmente apar în Browser cu denumirile de Structural Member1, 2 etc.
În cazul în care nu se regăsește în biblioteca programului un anumit tip de profil acesta poate fi definit de utilizator. Biblioteca ISO în care se găsesc profilurile se află în locația: C/SOLIDWORKS Data/Browser/ISO/structural members.
4.2. Modelare structură metalică
Se prezintă în continuare modelarea unei structuri metalice pentru un stand greutăți.
4.2.1. Realizarea schiței
Primul pas în tealizarea modelului este trasarea schiței. În acest scop s-a folosit spre exemplificare o combinație între două schițe: una 2D și una 3D.
Fig. 4.1. Schița 2D
După realizarea schiței 2D, se va realiza cea de-a doua parte a schiței accesând comanda 3D Sketch, în care cu ajutorul comenzii Line se va trasa calea pentru profilul metalic. Trebuie să se aibă grijă la trasarea liniilor de planul pe care se vor realiza acestea. Pentru început în exemplul din fig. 4.2 s-a trasat primul segment din centrul sistemului de coordonate, pe direcția Z, în planul YZ. SolidWorks afișează planul pe care se realizează schița, implicit XY, iar dacă nu este cel potrivit se poate schimba planul prin apăsarea tastei Tab.
Fig. 4.2. Linie 3D Sketch
Fig. 4.3. Schița 3
Se continuă cu trasarea celorlalte segmente ale schiței, având grijă la planul pe care se lucrează, apoi se vor dimensiona conform fig. 4.3.
4.2.2. Atribuirea profilului și realizarea îmbinărilor
, după care se va activa bara cu unelte Weldments, urmând calea Options/Customize/Toolbars.
Din bara Weldments, se va accesa comanda Structural Member, fig. 4.4.
Fig. 4.4. Comanda Structural Member
Se vor selecta pe rând standardul ISO, tipul de profil utilizat rectangular tube, și mărimea 50x30x2.6 mm, după care se va selecta pe grupuri schița trasată anterior, fig. 4.5
Fig. 4.5. Atribuirea profilului schiței
Se va avea grijă, în cazul când sunt elemente care trebuie să facă corp comun acestea trebuie selectate împreună ținând apăsată tasta Ctrl.
Pentru realizarea îmbinării dintre elementele structurii metalice se va utiliza comanda Trim/Extend, fig. 4.6.a, opțiunea End Trim și se vor selecta pe rând elementul ce trebuie tăiat și elementele care definesc limita primului profil, fig. 4.6.b.
Fig. 4.6. Utilizare comandă Trim/Extend I
SolidWorks oferă mai multe opțiuni de realizării a îmbinărilor dintre elementele unei structuri, fig. 4.7.a – End Miter, b – End Butt1, c – End Butt2.
Fig. 4.7. Îmbinarea profilurilor
Se procedează analog și pentru legătura dintre elementele cadrului în partea de jos a standului, fig. 4.8.
Fig. 4.8. Utilizare comandă Trim/Extend II
4.2.3. Închiderea și sudarea capetelor profilului
În SolidWorks se pot acoperi capetele profilelor cu capace cu ajutorul funcției End Cap, fig. 4.9, capace care se pot pune în exteriorul profilului, Outward, fig. 4.10.a, sau în interiorul acestuia, Internal, fig. 4.10.b.
Fig. 4.9. Comandă End Cap
Fig. 4.10. Utilizare comandă End Cap
În exemplul de față se vor pune capace interioare, la capetele profilelor. Se va selecta fața profilului, ultima opțiune – Internal, capace de 5 mm și se racordează acestea cu 3 mm, fig. 4.11.
Fig. 4.11. Comanda End Cap, Internal
Se procedează analog, pentru toate capetele modelului, după care capacele se vor asambla prin sudare. Din aceeași fereastră cu unelte se accesează comanda Weld Bead, fig. 4.12.
Fig. 4.12. Comanda Weld Bead
Fig. 4.13. Tipuri de suduri
În mediul de lucru Weldments se pot realiza suduri continue, fig. 4.13.a sau intermitente, fig. 4.13. b. În exemplul de față au fost realizate suduri atât intermitente cât și continue, făcându-se setările pentru cele două tipuri de suduri conform fig. 4.14.
Fig. 4.14. Modul de realizare a sudurii
4.2.4. Aplicarea și sudarea guseurilor
După sudarea capacelor se vor pune guseuri pentru întărirea zonelor de intersecție dintre elementele componente ale standului. Există două tipuri de guseuri utilizate în SolidWorks: triunghiulare și poligonale.
Fig. 4.15. Tipuri plasare guseu
În lucrare se vor utiliza guseuri poligonale. Acestea se pot plasa în mai multe moduri, fig. 4.15.
După cum se poate observa guseul se poate plasa după direcția grosimii acestuia, de ambele părți (), spre exterior (), spre interior () și în funcție de poziționarea pe profil, la mijlocul acestuia (), spre interior () și spre exterior ().
În exemplul prezentat guseul are dimensiunile prezentate în fig. 4.16 și este plasat la mijlocul profilului, direcția grosimii fiind de ambele părți.
Fig. 4.16. Plasare guseu
Se va suda guseul, aplicând metoda inteligentă de specificare a componentelor ce urmează a fi asamblate, fig. 4.17.
Fig. 4.17. Metoda Smart de realizare a sudurii
Pentru finalizarea modelării standului se va proceda în mod asemănător și cu celelalte îmbinări ale acestuia.
CAPITOLUL 5
BAZELE ASAMBLĂRII ÎN SOLIDWORKS
5.1. Generalități
Ansamblul este alcătuit din părți și/sau alte subansambluri, legate între ele prin intermediul constrângerilor.
Un ansamblu se poate realiza prin două metode: bottom-up (proiectarea de jos în sus) și top-down (proiectarea de sus în jos). Cea mai utilizată metodă este cea prin care la început se realizează părțile componente și apoi ansamblul (bottom-up).
Prima metodă, bottom-up este utilizată atunci când când se realizează întâi părțile ansamblului și apoi cu acestea se construiește ansamblul, nefiind necesară introducerea unor relații care să modifice dimensiunile și forma unor părți în raport cu altele.
La cea de-a doua metodă, top-down, modelarea se începe din interiorul unui ansamblu, prin impunerea unor corelații între dimensiunile părților componente. Se poate începe modelarea în fișierul ansamblu a unei părți și apoi celelalte se modelează prin impunerea unor relații între celelalte componente, sau se poate introduce o parte realizată anterior și se realizează celelalte ținând cont de dimensiunile acesteia.
La fel ca și la celelalte programe de modelare și în SolidWorks o parte poate fi introdusă într-un ansamblu de mai multe ori.
Se vor realiza pe rând componentele presei, după care se va deschide un template tip ansamblu, urmând secvența: New/Assembly.
După deschiderea fișierului ansamblu se vor aduce în spațiul de lucru părțile modelate prin accesarea comenzii Insert Component, din bara Assemblies, sau urmând calea: Insert/ Component/ Existing Part/ Assembly.
Atunci când părțile sunt deschise ele sunt afișate în fereastra Part/Assembly to Insert, în caz contrar se face click pe butonul Browse, pentru a se căuta acestea în folderul în care au fost salvate.
5.2. Inserarea componentei când fișierul acesteia este deschis
Trebuie să fie deschise atât componenta sau un alt ansamblu care o conține, cât și ansamblul în care trebuie introdusă.
Din meniul principal se selectează Window, apoi Tile Horizontally sau Tile Vertically.
În fereastra componentei se trage cu mouse-ul iconul componentei din fereastra caracteristicilor în ecranul grafic al ansamblului. Dacă se inserează o piesă și nu un subansamblu se poate trage piesa ca atare din ecranul ei grafic în ecranul ansamblului destinație. Atunci când există mai multe configurații ale componentei, se poate selecta care dintre ele să fie adăugată.
Fig. 5.1. Comanda Insert Component
5.3. Adăugarea componentelor din Windows Explorer
Pentru adăugarea unor componente din Windows Explorer se navighează în folderul în care se găsește componenta și se trage cu mouse-ul iconul fișierului componentei în ecranul grafic al ansamblului, fig. 5.2. Dacă există mai multe configurații ale componentei, se va deschide caseta de dialog Select a configuration.
Fig. 5.2. Adăugarea unor componente din Windows Explorer
5.4. Adăugarea unei componente deja inserate
Există situații în care se dorește adăugarea aceeași componente de mai multe ori. După ce se inserează prima dată, se ține apăsată tasta Ctrl și se trage din nou componenta în ecranul grafic, fie din fereastra caracteristicilor, fie tot din ecranul grafic.
Pentru a șterge o componentă, se va selecta și se apăsă tasta Delete, sau se efectuează clic-dreapta pe aceasta și se selectează Delete din meniul rapid.
5.5. Date statistice privind ansamblul
Pentru a afla rapid informații despre ansamblu, cum ar fi numărul total de componente, numărul de piese și subansambluri cu o singură apariție, numărul componentelor suprimate etc., se apăsă butonul Performance Evaluation, fig. 5.3 din Managerul de comandă implicit (fig. 1.6)
Fig. 5.3. Activare Performance Evaluation
Vor fi afișate date complete despre ansamblu, fig.5.4.
Fig. 5.4. Afișare informații ansamblu
5.6. Noțiuni privind aranjarea componentelor
De îndată ce o componentă a fost introdusă într-un ansamblu, ea poate fi mutată sau rotită, operații necesare pentru plasarea ei într-o poziție aproximativă relativ la celelalte componente. Ulterior, ea trebuie așezată precis cu ajutorul unor relații de legătură, numite Mates. Pe măsură ce legăturile sunt adăugate, rămân tot mai puține grade de libertate neconstrânse pentru componenta în cauză. Încercarea de a o muta sau roti manual arată acum care sunt aceste grade de libertate.
Este de preferat ca una din piesele introduse în ansamblu (de obicei prima) să fie fixă. Gradele ei de libertate pot fi constrânse față de planele ansamblului sau față de origine. Fixarea acesteia previne deplasările neașteptate în spațiu ale componentelor pe măsură ce sunt adăugate diferite alte relații.
Pentru a fixa sau elibera de constrângeri o piesă, efectuați clic-dreapta pe aceasta în ecranul grafic și selectați Fix, respectiv Float.
5.6.1. Mutarea sau rotirea unei componente cu triada
Nu pot fi mutate sau rotite decât componentele care nu au toate gradele de libertate constrânse. Efectuați clic-dreapta pe componentă și selectați opțiunea Move with Triad.
Trageți cu butonul stâng al mouse ului de axele triadei pentru a muta piesa sau cu butonul din dreapta pentru a o roti.
Fig. 5.5. Accesare comandă Move with Triad
Se poate trage de sectoarele unghiulare ale triadei pentru a deplasa componenta în planul corespunzător acelui sector. În figurile următoare este prezentată modalitatea de deplasare a unei părți după direcția axei X, fig. 5.6.a și după direcția axei Y, fig. 5.6.b.
a) b)
Fig. 5.6. Mutare model după cele două axe
Se poate roti modelul cu un anumit unghi prin selectarea sectorului corespunzător triadei, fig. 5.7.
Fig. 5.7. Rotire model
Se poate face o deplasare precisă a componentei prin clic-dreapta pe centrul triadei și alegeți una din următoarele opțiuni:
Show Translate XYZ Box: afișează o casetă cu trei valori absolute, câte una pentru fiecare direcție de deplasare, fig. 5.8.
Show Translate Delta XYZ Box: afișează o casetă asemănătoare, cu mențiunea că cele trei valori sunt inițial zero, întrucât de această dată nu mai este vorba de coordonate absolute ci de cele relative la poziția inițială a triadei. Astfel, utilizatorul poate indica direct cu ce distanțe trebuie deplasată piesa pe fiecare dintre cele trei axe.
Show Rotate Delta XYZ Box: la fel ca și opțiunea anterioară, cu deosebirea că este vorba despre rotație, fig. 5.9.
Align to Component sau Align to Assembly: aliniază axele triadei cu axele componentei sau ansamblului.
Fig. 5.8. Deplasare cu valori absolute
Fig. 5.9. Rotire cu valori absolute
5.6.2. Legături standard între componente
Poziția componentelor în cadrul ansamblului este definită de legături geometrice, cu ajutorul cărora sunt blocate anumite grade de libertate. După definirea tuturor legăturilor, poate fi vizualizată comportarea întregului ansamblu. Funcția care realizează aceste legături se numește Mate și poate fi accesată prin apăsarea butonului Mate de pe bara Assembly, sau selectând Insert, Mate din meniul principal. În fereastra de proprietăți a funcției (figura alăturată), caseta de grup Mate Selections afișează elementele geometrice selectate (linii, arce, puncte, plane etc.), aparținând unor piese diferite, între care trebuie stabilită o relație.
Fig. 5.10. Legături între componente
Caseta de grup Standard Mates afișează permanent toate tipurile de legături: coincidență, paralelism, perpendicularitate, tangență, concentricitate, distanță, unghi de intersecție. Totuși, la un moment dat, numai legăturile posibile sunt activate. Caseta de grup Mates conține toate legăturile adăugate în etapa curentă, sau toate legăturile selectate pentru editare.
5.7. Realizarea unui ansamblu prin metoda bottom-up
Exemplul următor prezintă realizarea ansamblului unei prese prin metoda bottom-up atunci când când se realizează întâi părțile ansamblului și apoi cu acestea se construiește ansamblul.
5.7.1. Realizarea părților componente
Se vor modela pe rând părțile componente ale ansamblului având desenele de execuție prezentate în fig. 5.11.
Fig. 5.11. Părți componente ansamblu
5.7.2. Realizarea ansamblului
Se va deschide un template Assembly, apoi se aduc în spațiul de lucru cele trei componente printr-una din opțiunile prezentate anterior.
Se pot selecta pe rând componentele sau toate odată din locația în care au fost salvate. După inserarea primului component, dacă se face click dreapta în spațiul de lucru se activează comanda Insert Components, fig. 5.12.
Fig. 5.12. Comanda Insert Components
După inserarea componentelor, în spațiul de lucru, fig. 5.13, se folosesc constrângerile pentru realizarea ansamblului.
Fig. 5.13. Inserare componente
Prima dată se va poziționa plăcuța pe suport, ordinea de realizare a constrângerilor în acest exemplu nu este una obligatorie, se pot poziționa componentele în funcție de dorința utilizatorului. Se activează comanda Mates și se selectează găurile din cele două părți, fig. 5.14. După activarea comenzii se deschide caseta în care sunt prezentate constrângerile posibile, fiind vorba de poziționarea a două găuri este activată implicit concentricitatea. Se va accepta constrângerea.
Fig. 5.14. Poziționare concentrică
Pentru fixarea plăcuței pe suport se vor selecta cele două fețe care vor veni în contact și din lista constrângerilor se selectează cea de coincidență, fig. 5.15.
Fig. 5.15. Constrângere Coincident
Se observă faptul că după aplicarea constrângerilor între elementele ansamblului acestea vor fi active și în Browser unde sunt specificate și elementele între care se realizează legăturile.
După plasarea primei plăcuțe se va proceda în mod asemănător pentru fixarea celeilalte pe fața opusă a suportului, fig. 5.16.a, urmând poziționarea primului braț al presei prin impunerea constrângerilor specifice, fig. 5.16.b. Celelalte plăcuțe și brațe se vor constrânge în mod similar, ansamblul intermediar fiind prezentat în fig. 5.16.c.
Fig. 5.16. Poziționare componente
După realizarea ansamblului intermediar se vor insera unele componente din biblioteca programului, prin accesarea comenzii Smart Fasteners. În cazul în care biblioteca nu a fost activată programul va afișa un mesaj de eroare, urmând să se încarce aceasta urmând calea: Options/ Add-Ins. În fereastra de dialog care se deschide se bifează SOLIDWORKS Toolbox Library, fig. 5.17.
Fig. 5.16. Activare bibliotecă
Se inserează șuruburile prin indicarea poziției acestora și a dimensiunilor, conform figurilor următoare.
Fig. 5.17. Inserare șurub
După inserarea șuruburilor, în mod asemănător se fixează șaibele și piulițele, ansamblul final fiind prezentat în fig. 5.18.
Fig. 5.18. Ansamblu final
CAPITOLUL 6
REALIZAREA PIESELOR DIN TABLĂ
Programul SolidWorks dispune de un set complex de funcții specifice modelării pieselor din tablă. Unele dintre ele utilizează o serie de parametri specifici prelucrării foilor de tablă. Deși par complicați, utilizatorul obișnuit poate să accepte pentru început valorile implicite impuse de program, în cazul proiectelor de precizie, este bine să se cunoască semnificațiile acestora.
6.1. Funcții utilizate în realizarea pieselor din tablă
6.1.1. Degajări de colț (opțiunea Auto Relief)
Atunci când o foaie de tablă este îndoită astfel încât să se obțină cel puțin doi pereți alăturați, zona colțului trebuie astfel decupată încât operația de îndoire să fie permisă. Funcțiile care realizează operații de îndoire cer, în caseta Auto Relief, selectarea tipului decupării, care poate fi: rectangular (fig. 6.1 b), tear (fig. 6.1 c) și obround (fig. 6.1 d). Există și posibilitatea de a renunța la această degajare, prin dezactivarea opțiunii Auto Relief (fig. 6.1 a).
Fig. 6.1. Funcția Auto Relief
6.1.2. Funcția Base Flange
Prima caracteristică generată în cadrul unui model care reprezintă o piesă din tablă, este Base Flange. Ea nu poate exista decât o singură dată într-un astfel de fișier. Din acest punct de vedere, o puteți considera similară caracteristicii Base dintr-un fișier part din Inventor. Sau o puteți interpreta ca fiind tabla pentru bordurare, foaia de tablă inițială pe care urmează să o îndoiți, deformați, decupați, până când se ajunge la forma finală (nu este totuși obligatoriu ca această foaie să fie plană). Dacă există totuși un model oarecare și îi adăugați caracteristica Base Flange, automat programul va interpreta piesa respectivă ca fiind din tablă.
Această caracteristică este creată pe baza unei schițe, care poate fi deschisă, închisă, sau formată din mai multe contururi închise incluse unul în celălalt fig. 6.2. Grosimea și raza de îndoire a acesteia devin valori implicite, în fișierul respectiv, pentru toate celelalte funcții de prelucrare a tablelor.
Fig. 6.2. Funcția Base Flange
6.1.3. Modelarea bordurilor – funcția Edge Flange
Funcția Edge Flange adaugă o bordură de-a lungul unei muchii liniare a piesei din tablă. Grosimea bordurilor este identică cu cea a foii de tablă din care este confecționată piesa.
6.1.4. Funcția Mitter Flange
Funcția Mitter Flange adaugă una sau mai multe borduri de-a lungul muchiilor unei piese din tablă. Forma bordurii este dată de o schiță care poate fi formată atât din linii cât și din arce de cerc.
Prima muchie căreia îi este adăugată bordura trebuie să fie perpendiculară pe planul schiței care definește forma bordurii.
6.1.5. Funcția Sketched Bend
Funcția Sketched Bend îndoaie foaia de tablă după una sau mai multe linii de îndoire desenate de utilizator. De obicei se utilizează pentru a îndoi taburile create cu funcția Base-Flange/Tab. Atunci când îndoirea se face după două sau mai multe linii, acestea nu trebuie să se intersecteze (nici măcar în prelungire). Nu este necesar ca liniile de îndoire să fie desenate pe întreaga zonă de îndoire.
6.1.6. Funcția Hem
Funcția Hem este utilizată pentru a crea un tiv de-a lungul uneia sau mai multor muchii liniare.
6.1.7. Închiderea colțurilor cu funcția Closed Corner
Funcțiile Mitter Flange și Edge Flange nu realizează și îmbinarea de colț atunci când există două borduri alăturate. Această operație poate fi însă realizată cu ajutorul funcției ClosedCorner.
6.2. Model ansamblu tablă
În exemplul următor se va realiza un ansamblu realizat cu ajutorul funcțiilor specifice modelării tablelor. Se va realiza o balama formată din trei părți componente, fig. 6.3.
Fig. 6.3. Model balama
6.2.1. Modelare parte 1
Primul pas în realizarea ansamblului este modelarea părților componente ale ansamblului. Pentru modelarea primei părți se va realiza o schiță cu dimensiunile prezentate în fig. 6.4.
Fig. 6.4. Schiță placă 1
În cazul în care bara pentru lansarea comenzilor referitoare la modelarea tablelor nu este activă se va folosi una din următoarele metode: se urmează calea Options/Customize/Toolbars unde se bifează căsuța Sheet Metal, sau se face click dreapta pe bara de jos a ferestrei de lucru unde se selectează Sheet Metal, fig. 6.5.
Fig. 6.5. Activare bara instrumente Sheet Metal
Pentru transformarea schiței în model solid se va accesa, din bara de instrumente Sheet Metal comanda Base Flange, . Efectul va fi asemănător comenzii Extruded Boss/Base. În caseta de dialog se va indica grosimea tablei.
Fig. 6.6. Comanda Base Flange
După realizarea bazei primei părți, se va continua modelarea prin aplicarea comenzii Edge Flange care are ca efect prelungirea unei laturi a modelului cu o anumită dimensiune și care poate fi înclinată sub un anumit unghi, fig. 6.7.
Fig. 6.7. Comanda Edge Flange
Modelul intermediar, după aplicarea comenzii Edge Flange, va arăta ca în fig. 6.8.
Fig. 6.8. Model intermediar
În placa construită anterior se vor practica două decupări ale colțurilor. Se indică planul schiței pe fața superioară a plăcii și se construiesc două dreptunghiuri de 12×15 mm, acestea fiind decupate prin utilizarea comenzii Extruded Cut, , fig. 6.9.
Fig. 6.9. Comanda Extruded Cut
Fig. 6.10. Comanda Hem
Prima parte a ansamblului se va finaliza prin aplicarea comenzii Hem , fig. 6.10.
Modelul final al primei părți va arăta ca în fig. 6.11.
Fig. 6.11. Model final 1
6.2.2. Modelare parte 2
Cea de-a doua parte se va realiza utilizând aceleași comenzi care au fost folosite pentru modelarea primei părți. Dimensiunile și pașii necesari modelării sunt prezentați în figurile următoare.
La fel ca și în cazul modelării primei părți se începe prin realizarea schiței prezentate în fig. 6.12, urmând cu transformarea schiței în model solid prin utilizarea comenzii Base Flange.
Cel de-al doilea pas este realizarea decupării plăcii, prin realizarea unei schițe prezentate în fig. 6.13, după care se aplică comanda Extruded Cut.
Modelul solid al celei de-a doua părți se finalizează prin comanda Hem, la fel ca și în cazul primei părți, fig. 6.14.
6.2.3. Modelare parte 3
Realizarea ultimei părți a ansamblului este prezentată în fig. următoare. Schița celei de-a treia placă este prezentată în fig. 6.16, aceasta fiind transformată în model solid.
După modelarea plăcii prin comanda Edge Flange, fig. 6.17, se prelungește latura plăcii cu 5 mm, unghiul de înclinare fiind de 90o.
Modelul solid al celei de-a doua părți se finalizează prin comanda Hem, la fel ca și în cazul primei părți, fig. 6.18.
Modelul solid al celei de-a treia părți se finalizează prin comanda Hem, la fel ca și în cazul celorlalte părți, fig. 6.19.
6.2.4. Realizarea ansamblului
Ansamblul balamalei se realizează prin deschiderea unui template Assembly, după care se aduc în spațiul de lucru cele trei componente printr-una din opțiunile prezentate anterior, de exemplu prin selectarea componentele din locația în care au fost salvate și tragere în spațiul de lucru.
După inserarea componentelor, în spațiul de lucru, se folosesc constrângerile pentru realizarea ansamblului, conform exemplului din capitolul anterior. Ansamblul final este prezentat în fig. 6.20.
Fig. 6.20. Ansamblu balama
CAPITOLUL 7
MATRIȚE DE TURNARE ÎN SOLIDWORKS
7.1. Noțiuni introductive
SolidWorks are un modul pentru proiectarea matrițelor pentru turnare prin utilizarea funcțiilor care se pot accesa din bara de unelte Mold Tools.
În scopul proiectării formelor de turnare în SolidWorks trebuie parcurși o serie de pași prezentați în cele ce urmează.
1. Modelarea piesei ce urmează a fi turnată. Deoarece matrița de turnare are cavitățile mai mari comparativ cu cele ale piesei, materialul contractându-se după solidificare, piesa modelată trebuie scalată cu un factor corespunzător materialului din care se execută piesa, tab. 7.1.
Tab. 7.1. Coeficienți contracție
2. Se modelează teșiturile muchiilor, necesare extragerii ușoare a piesei din matriță, după care se realizează linia de separație care definește suprafețele de separație a celor două matrițe, inferioară și superioară.
3. Închiderea zonelor ce reprezintă goluri ale piesei, în scopul împiedicării curgerii materialului în aceste locuri, prin accesarea comenzii Shut-off Surfaces, prin care SolidWorks identifică automat regiunile ce trebuie închise.
4. Utilizarea comenzilor Parting Surfaces, Ruled Surface și Radiate Surface specifice pentru crearea suprafeței de separație care definește cele două părți ale matriței, inferioară și superioară.
5. Se realizează schița care definește forma matriței cu condiția ca aceasta să nu depășească limitele suprafeței de separație.
6. Se împarte matrița în cele două părți cu ajutorul comenzilor Tooling Split. Se observă în folderul Solid Bodies prezența celor două volume Tooling Split1 și Tooling Split2 corespunzătoare celor două părți ale matriței de turnare.
7.2. Matriță complexă
7.2.1. Modelare bielă
Se va modela biela conform indicațiilor din desenul de execuție, fig. 7.1. Nu se vor modela găurile de prindere din piciorul bielei, acestea urmând a fi executate după turnare, când se vor face și prelucrările pentru suprafețele de contact ale bielei cu celelalte elemente ale ansamblului.
Fig. 7.1. Picior bielă
7.2.2. Scalare model
Înainte de scalarea modelului se vor activa uneltele specifice realizării matrițelor pentru turnare, fig. 7.2.
Fig. 7.2. Activare unelte modelare matrițe
Scalarea modelelor sau a suprafețelor se poate face în funcție de sistemul de coordonate al modelului sau în funcție de un sistem de coordonate definit de utilizator. În cazul modelului prezentat coeficientul de contracție este de 5% ceea ce determină o scalare a modelului cu 1,05.
Comanda Scale acționează asupra geometriei modelului și în scopul realizării modelului scalat se parcurg anumite etape:
1. Se accesează comanda Scale, urmând secvența Insert/Features/Scale, fig. 7.3.a și în caseta de dialog se va preciza sistemul față de care se face scalarea și factorul de scalare, fig. 7.3. b.
Fig. 7.3. Comanda Scale
În cazul în care scalarea nu ar fi fost uniformă s-ar fi debifat opțiunea Uniforming scaling și s-ar fi introdus valorile scalării pe cele trei direcții.
7.2.3. Realizarea liniei de separație pentru cele două matrițe
Fig. 7.4. Stabilire plan schiță
Se fixează ca plan al schiței planul care trece longitudinal prin mijlocul piciorului bielei, fig. 7.4. Pe acest plan se va trasa o linie conform fig. 7.5 care va fi linia de separație pentru cele două semimatrițe.
Fig. 7.5. Linie separație
Pentru accesarea comenzii pentru realizarea liniei de separație a celor două părți ale matriței se va părăsi planul schiței și se va accesa comanda Split Line din bara cu unelte Mold Tools. Se vor selecta pe rând toate suprafețele laterale exterioare ale bielei, fig. 7.6.
Fig. 7.6. Comanda Split Line
Comanda Parting Line verifică unghiurile de înclinare ale suprafețelor față de direcția de extragere și realizează linia de separație pentru cele două semi matrițe.
După accesarea comenzii se va selecta fața superioară a piciorului bielei care va reprezenta direcția de extragere apoi se apasă butonul Draft Analysis, fig. 7.7. Se va selecta pe rând polilinia de separație.
Fig. 7.7. Comanda Parting lines
7.2.4. Închiderea zonelor ce reprezintă goluri ale piesei
După realizarea liniei de separație, pasul următor în realizarea matriței de turnare este închiderea golurilor interioare care permit curgerea materialului din zona cavităților în aceste goluri. Se va accesa comanda Shut-Off Surfaces, fig. 7.8.
Fig. 7.8. Închidere gol – Shut off surface
7.2.5. Verificarea suprafețelor modelului
Comanda Undercut Detection este utilizată în scopul detectării suprafețelor care împiedică extragerea piciorului bielei din matriță.
Se va specifica direcția de extragere fie prin indicarea unei muchii sau a unei fețe plane fie prin precizarea coordonatelor pentru cele trei direcții.
Fig. 7.9. Comanda Undercut Detection – direcție extragere
După indicarea direcției de extragere se va selecta biela (Body Selection) fig. 7.10.a și apoi se va apăsa butonul Calculate, fig. 7.10.b.
În caseta de dialog Undercut Faces, fig. 7.10.b. interesează culoarea roșie care arată numărul fețelor cu probleme ale modelului. După părăsirea comenzii nu se va salva modificarea culorilor modelului.
Fig. 7.10. Comanda Undercut Detection
7.2.6. Realizarea schiței care definește forma matriței
Comanda Parting Surfaces realizează o suprafață de separare, a celor două semi matrițe, pe baza liniei de separare creată anterior.
Fig. 7.11. Comanda Parting Surfaces
Se realizează schița care definește forma matriței cu condiția ca aceasta să nu depășească limitele suprafeței de separație. Trebuie să se aibă în vedere grosimea peretelui matriței și de aceea este indicată mărirea distanței dintre piciorul bielei și exteriorul suprafeței de separație, fig. 7.11.
Se va trasa conturul exterior al matriței pe planul de separație conform fig. 7.12.
Fig. 7.12. Schița contur exterior matriță
7.2.7. Realizarea semi matrițelor
Se vor realiza cele două semi matrițe prin activarea comenzii Tooling Split. Se va selecta schita și se va indica înălțimea celor două semi matrițe, fig. 7.13.a. Modelul matriței după aplicarea comenzii Tooling Split este prezentat în fig. 7.13.b.
Fig. 7.13. Comanda Tooling Split
Se pot edita cele două semi matrițe, acestea putându-se selecta din structura arborescentă, Solid Bodies, fig. 7.14.
Fig. 7.14. Editare componente matriță
Modelul final al piciorului bielei și al componentelor semi matriței sunt prezentate în fig. 7.15.
Fig. 7.15. Componente matriță
Se vor salva pe rând componentele, fig. 7.16 și se va continua modelarea celor două matrițe, se va modela: pâlnia de turnare, canalul de alimentare care conduce aliajul lichid in cavitatea formei și canalele de aerisire.
Fig. 7.16. Salvare componente matriță
7.3. Realizare matriță simplă
O altă metodă pentru realizarea matrițelor, în cazul unor modele simple, este cea în care se folosește comanda Cavity.
Se va realiza inițial, la fel ca și în primul caz, modelul solid care urmează a fi turnat, fig. 7.17.
Fig. 7.17. Model piesă turnată
După realizarea modelului acesta se va insera într-un ansamblu nou, fixându-se, pentru ușurința lucrului, în centrul sistemului de coordonate.
Se va salva ansamblul, apoi se va realiza o nouă parte, urmând calea Insert Components/New Part.
Partea care se va realiza în continuare reprezintă semi matrița de turnare, de aceea se va construi o schiță care va încadra modelul solid, conform fig. 7.18.a, după care se va extruda cu 40 mm, fig. 7.18.b.
Fig. 7.18. Modelare semimatriță 1
Fig. 7.19. Comanda Cavity
Accesând comanda Cavity, urmând calea Insert/Features/Cavity se va realiza cavitatea din prima semi matriță. Componenta care va fi extrasă se va selecta din structura arborescentă a ansamblului.fig. 7.19.
Pentru realizarea celei de-a doua semimatriță se părăsește modul Part și se revine în ansamblu unde se va insera o nouă componentă (Insert Components/New Part) procedând analog ca la prima semi matriță, cu ajutorul comenzii Cavity, (Insert/Features/Cavity) se va realiza cavitatea din cea de-a doua semi matriță.fig. 7.20.
Se trece în modul Assembly unde se va exploda ansamblul utilizând comanda Exploded View, fig. 7.21.
Se vor salva pe rând componentele, și se va continua modelarea celor două matrițe prin modelarea: pâlniei de turnare, canalului de alimentare și canalelor de aerisire.
CAPITOLUL 8
SOLUȚII AVANSATE DE MODELARE
8.1. Interferența dintre componentele ansamblului
În cazul realizării unui ansamblu complex, care poate fi subiectul unei analize, este necesar să se determine dacă există interferențe între componentele acestuia. În acest scop SolidWorks dispune de funcția Interference Detection.
Pentru detectarea interferenței se poate accesa comanda din meniul Tools/Evaluate/Interference Detection sau direct iconul din Managerul de comandă implicit (fig. 1.6), Evaluate/Interference Detection. Se poate supune analizei tot ansamblul sau doar o parte din componentele acestuia, prin selectarea lor.
Fig. 8.1. Funcția Interference Detection
În fig. 8.1. este prezentat cazul în care în ansamblu nu există interferențe între componentele acestuia. În scopul vizualizării interferenței se va deplasa piciorul bielei până la contactul cu pistonul.
După rularea analizei se observă în fereastra de dialog elementele care interferă, fig. 8.2.
Fig. 8.2. Interference Detection – Vizualizare componente 1
În mod implicit constrângerile tip coincidență nu sunt considerate ca zone de interferență, acest aspect putându-se modifica din fereastra de dialog bifând opțiunea Treat coincidence as interference, fig. 8.3.
Fig. 8.3. Interference Detection – Vizualizare componente 2
8.2. Coliziunea dintre componentele ansamblului
SolidWorks oferă posibilitatea detectării automate a coliziunii dintre componentele ansamblului în timpul mișcării acestora.
Detectarea coliziunii se face atunci când se aplică una dintre comenzile Move Component sau Rotate Component.
După aplicarea comenzii în caseta de dialog se selectează Collision Detection și se specifică dacă se caută coliziunea dintre anumite componente sau a întregului ansamblu, fig. 8.4.
Fig. 8.4. Comanda Collision Detection
Dacă se bifează Stop at collision deplasarea va înceta atunci când vor fi detectate coliziuni între componente. Se mai poate opta pentru supraluminarea fețelor (Highlight faces) care intră în coliziune, emiterea unui semnal sonor (Sound), pentru ignorarea suprafețelor complexe (Ignore complex surfaces), analizându-se doar cele plane, conice, cilindrice și sferice.
8.3. Propagarea mișcării între elementele ansamblului
Propagarea mișcării între elementele ansamblului se face, la fel ca și în cazul detectării coliziunii, după accesarea comenzii Move Component sau Rotate Component. Se observă în caseta de dialog prezența opțiunii Physical Dynamics, fig. 8.5, a cărei activare duce la apariția unui efect de „domino” asupra elementelor ansamblului.
Fig. 8.5. Activare opțiune Physical Dynamics
Atunci când un element al ansamblului întâlnește un alt component sistemul va calcula forțele și reacțiunile care apar rezultâmd o deplasare a celui de-al doilea component, mișcarea propagându-se în tot ansamblul. Frecvența cu care programul verifică coliziunea dintre elemente se stabilește prin intermediul cursorului Sensitivity. În cazul în care elementele ansamblului au dimensiuni mici sau un grad de complexitate mare se poziționează cursorul la sensibilitate mare, în caz contrar, pentru ușurința analizei se folosește o sensibilitate mică.
8.3.1. Inserare motor liniar
Pentru a studia modul în care se poate introduce într-un ansamblu un motor liniar se va realiza cilindrul hidraulic din fig. 8.6., desenele pentru realizarea acestuia fiind prezentate în anexe.
Fig. 8.6. Cilindru hidraulic
După impunerea costrângerilor pentru realizarea ansamblului, i se va mai impune acestuia o deplasare specifică unui motor liniar, utilizând comanda Linear Coupler, fig. 8.7.a.
Fig. 8.7. Comandă Linear Coupler
După activarea comenzii, în fereastra de dialog se vor preciza pe rând două fețe între care se va realiza deplasarea tijei și distanța maximă și minimă a deplasării. Se poate observa că atunci când se trage de furca cilindrului hidraulic pistonul nu se va mai putea deplasa decât între limitele impuse anterior, fig. 8.8.
Fig. 8.8. Limitele deplasării pistonului
Pentru studiul mișcării atunci când cilindrului hidraulic i se va atribui un motor, fig. 8.9., buton 2, după accesarea comenzii Motion Study, buton 1.
Fig. 8.9. Activare studiu mișcare
În fereastra de dialog ce se deschide după activarea comenzii Motor, se va preciza fața pe care se fixează motorul, distanța pe care se face deplasarea și durata deplasării, fig. 8.10.
Fig. 8.10. Setări motor
Fig. 8.11. Activare deplasare piston
După impunerea condițiilor motorului se apasă butonul Play și se observă deplasarea pistonului, acționat de motorul liniar, fig. 8.11.
Se pot face setări ale vitezei de deplasare, fig. 8.12 și se poate salva animația, fig. 8.13.
8.3.2. Inserare arcuri
Arcurile au rolul de a transforma lucrul mecanic în energie potențială pe care o redau parțial sau în totalitate atunci când nu se mai acționează asupra lor, folosindu-se ca legătură elastică între elementele ansamblului. Caracteristica principală a unui arc este rigiditatea care se poate defini ca forța (momentul) necesară pentru realizarea unei deplasări liniare sau unghiulare.
8.3.2.1. Inserare arc modelat
SolidWorks oferă mai multe posibilități de a realiza un arc, în continuare este prezentată modelarea acestuia utilizând comanda Sweep, prezentată în cap. 2.3.
Se vor realiza, pe același plan frontal, două schițe, în prima se va trasa o linie verticală cu punctul fix în origine, fără a i se impune o anumită lungime, iar în cea de-a doua se va construi un cerc cu diametrul de 4 mm, poziționat la 22 mm față de origine, fig. 8.14. Pentru constrângerea cercului i se va impune condiția de orizontalitate a centrului față de originea sistemului de coordonate.
Fig. 8.14. Schițe modelare arc
Pasul următor este activarea comenzii Sweep, unde se va indica pe rând profilul și calea după care se va deplasa acesta. Se vor activa opțiunile suplimentare ale comenzii unde se precizează numărul de spire și faptul că profilul se va roti în jurul căii, fig. 8.15.
Fig. 8.15. Comanda Sweep – modelare arc
Pentru fixarea arcului se va construi și se va poziționa în ansamblu o șaibă care va avea dimensiunile următoare: diametrul exterior 65 mm, diametrul interior 34 mm și grosimea de 5 mm.
Poziționarea arcului se va face inițial prin aplicarea a două constrângeri: prin centrarea față de axa tijei pistonului și prin fixarea pe suprafața șaibei, lăsându-se liber capătul superior al arcului, fig. 8.16.
Fig. 8.16. Constrângere intermediară arc
Pentru realizarea constrângerii finale a arcului, astfel încât acesta să se miște odată cu deplasarea pistonului se va edita acesta în interiorul ansamblului, apoi se va edita schița în care este realizată axa utilizată la comanda Sweep. Capătul superior al axei se va fixa printr-o constrânge cu un centrul capului tijei pistonului, fig. 8.17.
Fig. 8.17. Constrângere axă – capăt piston
După actualizarea ansamblului, arcul se va deforma până la capătul superior al pistonului, fig. 8.18.a, iar când acesta se deplasează arcul se va comprima, fig. 8.18.b, cu condiția ca după fiecare modificare a poziției pistonului să se facă o actualizare a ansamblului (Rebuild).
Fig. 8.18. Constrângere finală arc
Pentru studiul mișcării se face click dreapta pe bara din partea de jos a ferestrei grafice și se selectează Create New Motion Study.
Se va deschide o fereastră de dialog pentru specificarea caracteristicilor studiului mișcării.
Se va selecta linia care indică durata deplasării și se va fixa aceasta la 2 secunde, fig. 8.19.a, apoi se selectează furca pistonului și se va deplasa până la jumătatea distanței admisibile, fig. 8.19.b, realizându-se în acest fel comprimarea arcului.
Fig. 8.19. Comprimare arc
Pasul următor este actualizarea ansamblului (Rebuild), după care se va selecta rombul din dreptul furcii pistonului, cu click dreapta se va copia acesta și se va fixa la 4 secunde.
a)
b)
c)
Fig. 8.20. Decomprimare arc
Pentru o buna vizualizare a mișcării se va fixa durata totală a animației la 10 secunde, fig. 8.20. c.
8.3.2.2. Inserare arc prin funcția Spring
O altă metodă de a realiza o simulare a mișcării prin introducerea în ansamblu a unui arc este aceea în care se utilizează funcției Spring din panoul de realizarea simulării mișcării.
Fig. 8.21. Ansamblu pentru studiul mișcării
În acest scop se va realiza ansamblul din fig. 8.21 și se va deschide un nou studiu al mișcării, cu mențiunea că se va selecta ca tip de studiu Basic Motion, fig. 8.22.
Fig. 8.22. Alegerea tipului de analiză
Înainte de a insera arcul se va ipune prezența gravitației, punctul 1, fig. 8.22. După accesarea comenzii, în fereastra de dialog se va verifica dacă acțiunea accelerației gravitaționale se face pe direcția verticală a ansamblului, fig. 8.23.
Fig. 8.23. Acțiunea accelerației gravitaționale
Pentru inserarea arcului se va accesa comanda Spring, punctul 2, fig. 8.22, iar în fereastra de dialog specifică comenzii se vor preciza pe rând suprafețele de legătură ale arcului, constanta acestuia, diametrul exterior, numărul de spire și diametrul spirei arcului, fig. 8.24.
Fig. 8.24. Setări comandă Spring
Ultima etapă în studiul simulării mișcării este calculul acestuia, comanda Calculate, fig. 8.25.
Fig. 8.25. Calculul simulării
CAPITOLUL 9
ANALIZA CU ELEMENTE FINITE
9.1. Analiza cu elemente finite a unui arc
9.1.1. Modelare arc
Capitolul 9 urmărește studiului stării de tensiuni și deformații, utilizând analiza cu elemente finite.
În prima parte se studiază analiza unui arc de compresiune, cu caracteristicile prezentate în fig. 9.1.
Fig. 9.1. Arc compresiune
În continuare se prezintă o altă metodă de realizare a unui arc, tot prin utilizarea comenzii Sweep dar de această dată calea se va realiza printr-o curbă spiralată.
Se va construi inițial un cerc cu diametrul de 50 mm pe planul de sus, (Top Plane), după care se părăsește schița și se construiește o spirală cu înălțimea de 10 mm, utilizând comanda Helix and Spiral, fig. 9.2.
Fig. 9.2. Comanda Helix and Spiral
Se construiește, în continuare, un plan la 15 mm față de planul inițial, pe care s-a construit cercul. Acest plan a fost construit cu 5 mm mai sus față de prima spirală construită, în scopul realizării părții centrale a arcului (spirele active).
Fig. 9.3. Construcție plan
Pe acest plan se va construi un cerc, tot cu diametrul de 50 mm, concentric cu primul cerc, după care se va realiza o spirală cu înălțimea de 100 mm, planul de start situat la 90O și care are 3,5 spire.
Fig. 9.4. Spirală centrală
Pentru conectarea celor două spirale se va construi câte un plan la fiecare capăt al spiralelor. În acest scop se va selecta pe rând spirala apoi punctul în care va fi planul, fig. 9.5.
Fig. 9.5. Plan la capătul spiralei
Se se unesc cele două puncte ale celor două spirale cu o curbă utilizând comanda Spline după activarea unui 3D Sketch și se impun constrângeri de tangență pentru cele două spirale și curbă.
Fig. 9.5. Tangență spirale – curbă
Se construiește un plan la 120 față de planul de sus, în scopul realizării celei de-a doua părți inactive a arcului.
Fig. 9.6. Construcție plan superior
Pe planul construit anterior se va trasa un cerc concentric cu primul cerc, cu diametrul de 50 mm, utilizat pentru realizarea spiralei superioare, fig. 9.7.
Fig. 9.7. Spirală superioară
Se se unesc cele două puncte ale celor două spirale cu o curbă utilizând comanda Spline după activarea unui 3D Sketch, impunându-se constrângeri de tangență pentru cele două spirale și curbă, fig. 9.7.
În scopul realizării unei singure spirale, compusă din cele cinci părți, partea activă a arcului, cele două inactive și cele două părți de legătură a spirelor, se activează o schiță 3D și se unesc acestea cu comanda Fit Spline, urmând calea: Tools /Spline Tools/Fit Spline, fig. 9.8.
Fig. 9.8. Comanda Fit Spline
În fereastra de dialog se va ajusta toleranța la 0,001 mm și se va debifa opțiunea Closed Spline. Pentru finalizarea comenzii se vor selecta pe rând toate părțile componente ale arcului.
Se părăsește schița și se ia vizibilitatea tuturor componentelor rămânând active doar ultima schiță 3D.
Pentru realizarea modelului solid al arcului trebuie realizat un cerc, la unul din capetele spiralei cu diametrul de 4 mm. Se va activa comanda Swept Boss Base, și se realizează modelul 3D al arcului selectând pe rând profilul și calea după care se va deplasa acesta, fig. 9.9.a.
Fig. 9.9. Modelare arc
Pentru realizarea suprafețelor de sprijin ale arcului plate se vor decupa capetele după planul ce trece prin centrul spirei, rezultatul final al arcului fiind prezentat în fig. 9.9.b.
9.1.2. Analiza neliniară a arcului.
În cazul în care uneltele pentru realizarea analizei cu element finit nu sunt active se vor accesa din Managerul de comandă implicit, butonul SolidWorks Simulation, fig. 9.10.a. Se va observa activarea uneltelor pentru realizarea analizei cu elemente finite, fig. 9.10.b.
Fig. 9.10. Activare unelte analiză FEM
Pentru deschiderea ferestrei de dialog referitoare la alegerea tipului de analiză se urmează calea: Simulation/Study/New Study. Se va alege tipul de analiză, Nonlinear și se va da o denumire analizei, aici Analiza arc, fig. 9.11.
Fig. 9.10. Alegere tip analiză
9.1.2.1. Alegerea materialului
Primul pas în realizarea analizei FEM este alegerea materialului. În cazul analizei arcului, din biblioteca de materiale a programului se alege materialul AISI 304, cu proprietățile prezentate în fig. 9.11.
Fig. 9.11. Proprietăți material AISI 304
9.1.2.2. Impunerea condițiilor de frontieră
Se va fixa arcul în partea de jos, prin accesarea comenzii Fixed Geometry și selectarea suprafeței plane, fig. 9.12.
Fig. 9.12. Fixare arc
În scopul împiedicării ca spirele arcului să se întrepătrundă, atunci când acesta este comprimat, se va activa comanda Contact Set, dintre opțiunile Connections, fig. 9.13.a. În fereastra de dialog a comenzii Contact Set, la tipul de contact se selectează No Penetration și tipul de contact Surface to surface, fig. 9.13.b.
Fig. 9.13. Comanda Contact Set
Se va preciza în continuare distanța pe care se face compresia arcului. În acest scop se vor activa opțiunile avansate ale comenzii Fixtures, fig. 9.14.a. În fereastra de dialog se va indica suprafața plană superioară a arcului și se va indica distanța pe care se face compresiunea arcului. În exemplul de față distanța de compresiune este de 25 mm, pe direcție verticală. Pentru a se împiedica eventualele alunecări pe celelalte direcții se va indica valoarea 0 pentru aceste deplasări.
Fig. 9.14. Comanda Fixtures
9.1.2.3. Generarea discretizării
Pentru generarea discretizării s-a utilizat modul automat de generare cu elemente tetraedrice.
Fig. 9.15. Discretizare arc
În acest scop se selectează, Browser comanda Mesh și cu click dreapta se alege Create Mesh. Se va modifica mărimea discretizării din cauza faptului că analiza nonlineară cere resurse mari pentru rulare și durează mult, fig. 9.15.a, rezultatele discretizării fiind prezentate în fig. 9.15.b.
9.1.2.4. Rulare analiză
Pentru rularea analizei se accesează comanda Run și se așteaptă rezultatele, fig. 9.16.
Fig. 9.16. Rulare analiză
9.2. Analiza statică
9.2.1. Generalități
Pistonul este cea mai importantă parte a motorului, care este supusă unor solicitări termice și mecanice. Rolul pistonului este de a ghida mișcarea tijei în timp ce transmite forțele de presiune pentru a face variația volumului în interiorul cilindrului ([1]IJRASET).
Pistonul are rolul de a ghida mișcarea bielei, transmițând în același timp forțele de presiune ale gazelor, de a realiza variația de volum în interiorul cilindrului și de a asigura evoluția fluidului motor în cilindru [1].
Mantaua pistonului se deformează din cauza forței de apăsare a pistonului pe locașurile bolțurilor și a dilatării termice, luând forma unei elipse, cu axa mare dispusă după axa bolțului. Dacă axa mare a elipsei este mai mare decât alezajul cilindrului, apare pericolul de gripare/blocare a pistonului în cilindru. Din acest motiv tensiunile termomecanice sunt una dintre principalele cauze ale eșecului pistonului.
Astfel, a devenit foarte importantă, pentru îmbunătățirea calității și performanței pistonului analiza solicitărilor termice și mecanice.
În ciuda tuturor îmbunătățirilor și progreselor înregistrate în tehnologiile de fabricare a pistoanelor se înregistrează un număr mare de pistoane defecte sau deteriorate din cauza oboselii termice și mecanică.
Pentru îmbunătățirea performanțelor pistoanelor se fac teste de oboseală complexe, dar acest lucru implică costuri foarte ridicate și timp. Astfel pentru reducerea costurilor și a timpului se face analiza cu element finit, în scopul determinării tensiunilor precum și a caracteristicilor de deformare și analiza solicitării la oboseală. În această lucrare, se prezintă o analiză detaliată a tensiunilor și deformațiilor pistonului. Durata de viață și factorul de siguranță pentru piston sunt obținute din analiza oboselii.
Pe baza rezultatelor obținute din analiza realizată se pot trage concluzii pentru realizarea practică a pistonului în scopul îmbunătățirii performanțelor și eficienței motorului.
Deformarea pistonului este determinată de distribuția tensiunilor, de aceea coroana pistonului trebuie să aibă o rigiditate suficientă pentru a reduce deformațiile acestuia. Deformații locale pot să apară în locașul bolțului, care conduc frecvent la apariția fisurilor în capătul superior al capului pistonului.
Analiza FEM este utilizată în scopul de a determina deformarea locală maximă și distribuția de tensiuni. Folosind analiza FEM este posibil să se prevadă modul în care pistonul se va comporta într-un motor real și va permite să determinarea locului în care vor fi cele mai mari tensiuni și temperaturi ([6]).
Modelul actual este supus analizei statice și termice. În cazul analizei statice, presiunea maximă la suprafața superioară a pistonului este de 6,05 MPa.
9.2.2. Modelarea pistonului
Pentru modelarea solidă a pistonului s-au folosit datele din literatura de specialitate, modelul solid al pistonului fiind prezentat în fig. 9.17.
Pentru simplificarea analizei nu s-au luat în calcul unii parametri cum ar fi: conicitatea pistonului și orificiul de ungere.
Fig. 9.17. Model solid piston
9.2.3. Alegerea materialului
După deschiderea unui nou studiu, urmând calea:
Simulation/Study/New Study, și alegerea tipului de analiză (Linear) se va alege tipul de material.
Știind că materialele din care sunt fabricate pistoanele trebuie să îndeplinească anumite condiții de rezistență la tensiuni, pentru acest studiu a fost ales un aliaj de aluminiu Al 6061. Se accesează comanda Apply Material și se alege Al 6061, fig. 9.18.
Fig. 9.18. Caracteristici material Al 6061
9.2.4. Generarea discretizării
Pentru a genera discretizarea a fost utilizat modul de generare automată, modelul solid fiind discretizat în 65565 elemente și 101293 noduri. În acest scop se selectează din Browser comanda Mesh și cu click dreapta se alege Create Mesh. Figura 9.19 prezintă pistonul după generarea discretizării.
Fig. 9.19. Piston discretizat
9.2.5. Condiții limită
Presiunea maximă de explozie este de 6,05 MPa și este aplicată uniform pe capul pistonului, Fig.9.20.
Fig. 9.20. Aplicare presiune
Gradul de libertate a șurubului este suprimat pentru a lăsa pistonul în stare statică. Restricțiile sunt impuse pe partea inferioară a pistonului pentru a elimina rotația pistonului în jurul șurubului, așa cum se arată în figura 9.21.
Fig. 9.21. Aplicare constrângeri
Pistonul după aplicarea condițiilor limită și generarea discretizării este prezentat în fig. 9.22.
Fig. 9.22. Condiții de frontieră
9.2.6. Rulare analiză
Pentru rularea analizei se accesează comanda Run, fig. 9.23.
Fig. 9.23. Rulare analiză
9.2.7. Rezultate analiză
Rezultatul analizei statice a pistonului arată că tensiunile maxime Von Mises au valoarea de 75,7 MPa în cazul modelului din aliaj de aluminiu 6061, fig. 9.24.a. Deformarea maximă a pistonului a fost înregistrată la partea superioară a pistonului și este de 0,0243 mm fig. 9.24.b.
Fig. 9.24. Rezultate analiză FEM
În scopul modificării posibilității de afișare grafică a rezultatelor analizei cu elemente finite se accesează comanda Edit Definition, fig. 9.25.a, după care se pot face modificări ale modului de reprezentare, în ceea ce privește unitățile de măsură scara, sau indicarea punctelor maxime și minime, fig. 9.25.b.
Fig. 9.25. Opțiuni afișare
9.3. Analiza termică
9.3.1. Noțiuni introductive
Forța pistonului în lagărele șuruburilor și expansiunea termică deformează carcasa pistonului sub forma unei elipse. Tensiunea termică este una dintre principalele cauze ale defectării pistonului, în cazul în care axa mare a elipsei este mai mare decât orificiul cilindrului, deoarece există pericolul blocării pistonului în cilindru.
În literatura de specialitate, radiația poate fi simplificată prin includerea contribuției acesteia prin termenul de convecție ( [2], [3]).
Cea mai importantă sursă de generare a căldurii într-un motor cu combustie internă este convecția gazului din combustie. Deoarece radiația se produce rar în timpul arderii combustibilului, contribuția la căldură prin radiație este mai puțin importantă. Suprafața pistonului este expusă arderii în interiorul cilindrului motorului, dar arderea nu se produce în mod uniform pe partea superioară. Unii autori [4] confirmă prezența variațiilor de temperatură de-a lungul ambelor direcții circumferențiale și radiale ale suprafeței pistonului.
O temperatură mai mare decât restul pistonului este înregistrată în regiunile în care se propagă combustia și, prin urmare, de-a lungul suprafeței superioare, pistonul va avea coeficienți diferiți de transfer de căldură ([5]).
Pentru a determina dacă solicitările termice au valori acceptabile, este important să se determine distribuția temperaturii pistonului. Condițiile termice impuse, convecția și fluxurile de căldură au fost identificate pe baza datelor din literatura de specialitate ([4]). Transferul de căldură în piston respectă Legea Fourier, astfel încât analiza termică a pistonului este o analiză termică stabilă fără o sursă internă de căldură.
Din Legea lui Fourier ([7]), rezultă fluxul de căldură maxim al coroanei pistonului:
unde:
– q este fluxul de căldură;
– k este coeficientul de convecție al materialului;
– dT este gradientul de temperatură;
– dx este grosimea capului pistonului.
9.3.2. Alegere material și generare discretizare
Se va proceda în mod analog ca în cazul analizei statice, adică se va deschide un nou studiu, urmând calea: Simulation/Study/New Study, și se alege tipul de analiză Thermal.
Se va alege același material și se va genera discretizarea în mod analog ca în cazul analizei statice.
9.3.3. Aplicare condiții limită
Primul pas în impunerea solicitărilor termice este stabilirea transferului temic. Se accesează comanda Convection din meniul Thermal Loads, fig. 9.26.a. După deschiderea ferestrei de dialog se vor selecta suprafețele interioare și exterioare, conf. fig. 9.26.b și se precizează valoarea coeficientului de convecție, 54,58 W/m2K și temperatura mediului 293 K.
Fig. 9.26. Comandă Convection
Cel de al doilea pas în impunerea solicitărilor termice este stabilirea vitezei de transmitere a căldurii prin definirea valorii fluxului termic. Se accesează comanda Heat Flux din meniul Thermal Loads. După deschiderea ferestrei de dialog se vor impune valorile fluxului termic pentru fiecare suprafață astfel, după cum se prezintă în figurile următoare.
Fig. 9.27. Comandă Heat Flux
Valorile fluxului termic vor fi următoarele: pentru suprafața superioară, fig. 9.27.a, 50000 W/m2, pentru suprafațele din fig. 9.27.b, 18000 W/m2, pentru suprafața din fig. 9.27.c, 14000 W/m2, pentru suprafațele din fig. 9.27.d, -9000 W/m2, iar pentru pentru suprafațele interioare, fig. 9.27.e, -3000 W/m2.
9.3.4. Rezultatele analizei termice
Prin analiza FEM se confirmă faptul că principalul factor care influențează performanța pistonului este temperatura, oferind astfel o bază pentru optimizarea modelului pistonului motorului.
După analiza distribuției temperaturii, rezultatul confirmă, așa cum era de așteptat, că temperatura minimă se află pe baza pistonului, iar temperatura maximă se află pe capul pistonului, fiind de 573 K, fig. 9.28.
Fig. 9.28. Rezultate analiză termică
CAPITOLUL 10
GENERAREA DESENELOR
Programul SolidWorks oferă posibilitatea generării automate a desenelor tehnice atât pentru părți componente cât și pentru ansambluri.
După generarea desenelor orice modificări care se fac asupra modelului solid al părții cât și asupra ansamblului se vor regăsi în desenele de execuție sau de ansamblu, de aceea este necesar ca fișierele să nu fie redenumite sau mutate din folderul în care sunt făcute pentru a nu se pierde legăturile dintre acestea.
10.1. Alegerea formatului
Desenul de execuție poate fi realizat urmând diferiți pași, în continuare este prezentat unul dintre modurile de generare automată a desenului tehnic.
Se va deschide un template pentru generarea desenului urmând calea: File/New/Drawing.
Fig. 10.1. Alegere format
Din fereastra de dialog, fig. 10.1.a se alege tipul de format standard iar dacă se dorește alegerea unui alt tip de format, care nu este standard, se debifează opțiunea Only show standard format, care are ca rezultat afișarea listei cu toate formatele disponibile în SolidWorks, fig. 10.1.b.
10.2. Vederi, proiecții și secțiuni
În funcție de opțiunile active ale programului se deschide sau nu fereastra de dialog, Model View. În cazul în care nu se deschide se va activa aceasta din bara Drawing.
În fereastra de dialog Model View se selectează partea căreia i se va face desenul de execuție. Aceasta este prezentă în fereastra de dialog dacă este deschisă, în caz contrar se apasă butonul Browse și se încarcă modelul, fig. 10.2.a.
Fig. 10.2. Fereastra de dialog Model View
Dacă se face dublu click pe modelul selectat se va deschide fereastra de dialog din fig. 10.2.b unde se va selecta scara, vederile desenului și stilul de afișare. Se poate face o singură vedere urmând ca să se facă ulterior proiecții și secțiuni.
Pentru realizarea unei secțiuni, în bara cu unelte se va selecta comanda Section View, fig. 10.3.
Fig. 10.3. Activare comandă Section View
După activarea comenzii se deschide fereastra de dialog, fig. 10.4, în care inițial se va indica direcția traseului de secționare.
Fig. 10.4. Traseu secționare
În urma indicării traseului de secționare se vor activa celelalte opțiuni pentru realizarea secțiunii modelului, în care se precizează direcția, tipul secțiunii, corespondența între secțiune și vederea secționată, fig. 10.5. Traseul de secționare se poate modifica după realizare, prin tragere.
Fig. 10.5. Opțiuni secțiune
10.3. Personalizarea formatului
În general, formatele existente în SolidWorks nu corescpund cerințelor impuse de beneficiar, dar acestea se pot personaliza, modificându-se formatul indicatorului și cuprinsul acestuia.
În scopul modificării culorii fundalului foii de desen se va urma calea: Options/System Options/Colors/Drawings, Paper Color, fig. 10.6.
Fig. 10.6. Schimbare culoare fundal
Pentru modificarea indicatorului se procedează astfel:
– se face click dreapta în interiorul foii și se activează comanda Edit Sheet Format, fig. 10.7.a. Se observă că nu mai sunt active vederile și proiecțiile, ci doar indicatorul, fig. 10.7.b. Pentru a efectua modificări asupra indicatorul este recomandat să se mărească vizibilitatea zonei;
– se activează uneltele grafice specifice realizării schiței;
Fig. 10.7. Edit Sheet Format
– cu ajutorul uneltelor de realizare a schițelor și cu ajutorul constrângerilor se modifică indicatorul, conform modelului din fig. 10.8.
Fig. 10.8. Model indicator
10.4. Dimensionarea
SolidWorks oferă posibilitatea atașării automate a dimensiunilor și notelor sub formă de text din parte în fișierul desenului corespunzător acesteia.
Dimensiunile care apar în secțiuni și detalii sunt afișate primele iar dacă acestea sunt prezente în mai multe vederi vor fi afișate o singură dată.
După activarea opțiunii și inserarea dimensiunilor, acestea se vor poziționa prin tragere, iar pentru inserarea unor dimensiuni suplimentare se apasă, din bara de unelte Annotation, fig. 10.9, butonul Model Items fig. 10.10.a.
Fig. 10.9. Unelte dimensionare
Se observă faptul că inițial nu sunt trasate axele de simetrie, acestea putându-se insera prin utilizarea comenzii Centerline, prezente în bara cu unelte de dimensionare.
Fig. 10.10. Inserare dimensiuni
Dimensiunile inserate ulterior vor avea altă culoare, comparativ cu cele inserate automat, fig. 10.10.b.
10.5. Inserare simboluri și comentarii
SolidWorks oferă posibilitatea inserării simbolurilor care specifică rugozitatea suprafeței, abaterile de poziție și formă și alte specificații necesare realizării desenului de execuție a unei piese, în scopul realizării acesteia în anumite limite stabilite în standarde.
Pentru precizarea stării de prelucrare a suprafeței se va face click pe butonul Surface Finish din bara cu unelte de dimensionare. Se deschide o fereastră de dialog în care se alege tipul simbolului și valoarea numerică a rugozității, fig. 10.11. Se precizează că rugozitatea suprafeței se înscrie o singură dată pentru o anumită suprafață, cu vârful simbolului orientat spre aceasta, excepție făcând cazul în care o suprafață are rugozități diferite și atunci se pun două simboluri, cu precizarea că trebuie trasată o linie subțire care diferențiază limita celor două regiuni.
Atunci când majoritatea suprafețelor prezintă aceeași rugozitate, se va indica valoarea numerică a acesteia o singură dată prin plasarea unui simbol deasupra indicatorului.
Simbolurile care precizează rugozitatea suprafeței pot fi dispuse pe linia de contur sau pe linii ajutătoare.
Fig. 10.11. Inserare simbol rugozitate
Abaterile de formă și poziție a suprafețelor se înscriu pe desenele de execuție în cazul în care acestea sunt necesare pentru asigurarea funcționalității pieselor. Acestea pot fi dependente de o bază de referință sau nu. În cazul în care este necesară indicarea unei baze de referință se va poziționa aceasta prin apăsarea butonului Datum Feature, din bara cu unelte de dimensionare după care se va preciza simbolul pentru indicarea toleranței, butonul Geometric Tolerance, fig. 10.12.a. Se va preciza în fereastra de dialog simbolul toleranței, valoarea în milimetri a acesteia și după caz baza de referință fig. 10.12.b.
Fig. 10.12. Inserare toleranțe
Abaterile dimensionale care trebuie precizate pe desenul de execuție în scopul alegerii tehnologiei de prelucrare se vor indica prin activarea dimensiunii respective, precizarea valorii și tipului de afișare, fig. 10.13.
Fig. 10.13. Inserare abateri dimensionale
În desenul de execuție uneori este necesară introducerea unor note în care se specifică, anumite caracteristici legate de realizarea pieselor, tratament termic etc. Pentru introducerea unor note în SolidWorks, se accesează comanda Note, din bara de instrumente și în fereastra de dialog se precizează fontul, mărimea textului, aliniere etc, fig. 10.14.
Fig. 10.14. Inserare text
10.5. Desenul de ansamblu
Desenele de ansamblu se realizează asemănător celor de execuție în ceea ce privește realizarea vederilor, proiecțiilor, secțiunilor și dimensionarea, cu respectarea standardelor în vigoare.
Fig. 10.15. Inserare număr de poziție
Pentru identificarea elementelor componente ale ansamblului se va accesa comanda Auto Ballon, din bara de instrumente de dimensionare, fig. 10.15.
În fereastra de dialog se vor face precizările necesare pentru afișarea tipului de scriere a numărului de poziție, a aplicării acestora ținând cont că înscrierea pe desenul de ansamblu se face fie în ordinea aproximativă a montării sau demontării pieselor, fie în ordine crescătoare a poziționării pieselor, în cadrul ansamblului, în același sens pentru toate proiecțiile.
După inserarea numărului de poziție desenul va arăta ca în fig. 10.16.
Fig. 10.15. Afișare numere de poziție
După afișarea numerelor de poziție se va accesa comanda Bill of Materials, din meniul Tables în scopul afișării automate a tabelului de componență. Se vor face precizările necesare în fereastra de dialog, iar după afișarea acestuia se pot face editări ale mărimii și componenței tabelului, prin click dreapta în interiorul tabelului de componență și alegerea unei anumite opțiuni de editare, fig. 10.16.
Fig. 10.16. Editare tabel componență
Bibliografie
1. Paul Tran CSWE, CSWI, SolidWorks 2018 Basic Tools Getting Started with Parts, Assemblies and Drawings, SDC Publications.
2. Matt Lombard, SolidWorks 2013 Assemblies, ISBN: 1118002768.
3. SolidWorks 2011: Advanced Parts & Assemblies, TEDCF Publishing (December 14, 2010, ISBN 1933030445.
4. Veer Tutorial Solidworks 2016 Video Training in English, by Veer Tutorial.
5. http://www.solidworks.com/sw/resources/solidworks-tutorials.htm
6. https://www.solidprofessor.com/tutorials/solidworks
7. https://www.cati.com/solidworks-tutorials/
8. http://www.solidworkstutorials.com/
Anexa 1
Anexa 1
Anexa 1
Anexa 1
Anexa 1
Anexa 1
Anexa 1
Anexa 1
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Solidworks 28.09..2018 B5 Iso [309542] (ID: 309542)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.