Вітаю всіх! У цьому уроці ми розглянемо створення 3D моделі SolidWorks за допомогою таких інструментів як «Повернена бобишка/основа» і «Повернутий виріз». За допомогою цих інструментів створюються тіла обертання. Почнемо зі створення поверненої бобишки. Для цього у вас має бути відкритий режим створення деталі у SolidWorks. Як його відкрити та налаштувати я розповідав у цих уроках: "Налаштування режиму моделювання деталі", "Перший запуск SolidWorks". Створюємо ескіз. Для цього переходимо на відповідну вкладку та вибираємо інструмент «Ескіз». І вибираємо площину спереду для нашого ескізу. При створенні 3д моделей за допомогою поверненої бобишки ніяк не обійтися без осьової лінії навколо якої вона буде створена. Проводимо осьову лінію за допомогою відповідного інструменту. І будуємо щодо цієї лінії контур нашої оберненої бобишки. Далі проставимо розміри нашого ескізу. Щоб проставити розмір діаметра, потрібно при постановці розміру переміщати курсор униз від осьової лінії. Проставляємо всі розміри, що залишилися, щоб ескіз став повністю визначеним. Більш детально про розміри в ескізі SolidWorks і про те, як зробити його визначеним в уроці: «Додавання взаємозв'язків в ескіз SolidWorks». У результаті у мене вийшов такий ескіз. Далі для створення моделі переходимо на вкладку елементи та натискаємо на кнопку інструмента «Повернена бобишка основа». Якщо ви збудували відкритий ескіз як у мене на картинки, то перед нами вилізе віконце з пропозицією закрити ескіз автоматично. Натискаємо "Так". І створюється тіло обертання. Щоб підтвердити побудову, потрібно натиснути на зелену галочку у правому верхньому кутку графічної області або лівої частини екрана в меню параметрів даного інструменту. Ці параметри схожі з параметрами, які застосовуються для «Витягнутої бобишки основа» докладно про них я розповідав у даному уроці не буду, можете поекспериментувати з ними самостійно. Просто підтверджую побудову. Тепер перейдемо до побудови елементів моделі за допомогою інструмента "Повернутий виріз". Для цього нам також знадобиться ескіз щодо осьової лінії. Створюємо ескіз, для цього вибираємо площину спереду дерева конструювання. І натискаємо на кнопку ескіз на відповідній вкладці на панелі інструментів SolidWorks. Будуємо осьову лінію паралельно до осі Y на лівій частині нашої 3D-моделі. І задаємо для неї розмір від лівого торця 14мм. За допомогою інструмента «Повернутий виріз» ми створимо отвір діаметром 10мм. Для цього з одного боку від осьової лінії треба побудувати паралельно їй відрізок на відстані 5мм. І з'єднати його лініями з осьовою лінією. Повинно вийти так. Не закриваючи ескіз, переходимо на вкладку елементи та вибираємо повернутий виріз. Можливо вилізе віконце, як і під час створення попереднього елемента, натискаємо на ньому «Так». І натискаємо на зелену галочку для підтвердження побудови. Натискаємо на вигляд ізометрія на панелі керування моделлю і дивимося, що у нас вийшло. (Якщо у вас немає кнопки для виду ізометрію на панелі керування моделлю, то рекомендую додати, докладніше про це в уроці: Налаштування режиму моделювання деталі в SolidWorks). Для більш точного уявлення, як проходить отвір, вибираємо стиль відображення деталі. "Невидимі лінії відображаються" і вибираємо вигляд спереду. Як бачимо пунктирними лініями, видно розташування нашого отвору, створеного за допомогою інструмента «повернутий виріз» у SolidWorks. На цьому цей урок закінчено. Не забуваємо підписуватись на оновлення блогу, ділиться уроками в соціальних мережах! Розрізняють як мінімум три технології побудови геометричних моделей: твердотільне, поверхове та каркасне моделювання. Кожна з цих технологій має свої переваги та недоліки, проте їхнє спільне використання дозволяє отримати хороший інструмент для вирішення більшості завдань, що зустрічаються в інженерній практиці. Не сумніваюся, що з основами твердотільного моделювання в SolidWorks багато читачів журналу «САПР та графіка» добре знайомі за своїм досвідом або нашими регулярними публікаціями. Тому в цій статті ми докладніше розглянемо роботу з поверхнями та їхню взаємодію з твердотільною геометрією. Поверхні принципово відрізняються від твердих тіл тим, що мають нульову товщину, але в той же час у них багато спільного з твердими тілами, наприклад, схожі способи побудови. У SolidWorks можна створювати такі типи поверхонь: • плоска поверхня - Виходить заповненням плоского контуру (2D-ескіз або набір замкнутих кромок, що лежать в одній площині); • поверхня витяжки - утворюється в результаті плоскопаралельного витягування замкнутого або розімкнутого 2D/3D-ескізу в напрямку, перпендикулярному площині ескізу, або під довільним кутом; • поверхня обертання - Виходить обертанням довільного профілю (2D-ескіз) щодо осі; • поверхня по траєкторії - створюється рухом 2D/3D-ескізу вздовж криволінійної утворюючої (2D/3D-ескіз, 3D-крива) і довільного числа напрямних кривих (2D/3D-ескіз, 3D-крива), що деформують вихідний контур; • поверхня за перерізами - Аналог поверхні по траєкторії; відрізняється тим, що будується не по одному, а за декількома поперечними перерізами з напрямними кривими; • гранична поверхня - аналог поверхні за перерізами; відрізняється тим, що будується за декількома довільно зорієнтованими в просторі 3D-кромками інших поверхонь із збереженням дотику до них і з дотриманням безперервності по другій похідній (гладка стикування); при побудові можуть використовуватися напрямні криві; • поверхня вільної форми — будується розбиттям сітки з точками, що управляють, на поверхні грані 3D-моделі; зміна форми поверхні досягається перетягуванням контрольних точок; • еквідистантна поверхня - Виходить зсувом на певну відстань від існуючих граней або поверхонь; • поверхня роз'єму - використовується при проектуванні ливарних форм як допоміжна геометрія для поділу матриці та пуансона; • серединна поверхня - створюється на середині (або заданому відсотку) товщини тонкостінної деталі; • лінійна поверхня - Будується під кутом до обраної кромки і призначена для побудови граней з ухилом; • імпортована поверхня - Виходить імпортуванням із зовнішнього файлу у форматі IGES і т.п. Всі перераховані вище типи поверхонь є параметричними і можуть бути відредаговані шляхом зміни значень керуючих розмірів або за допомогою спеціальних операцій поверхневого моделювання. З поверхнями можна виконувати такі операції: • подовження - дає можливість нарощувати поверхню щодо зовнішніх кромок. Подовження можна виконувати із збереженням закону побудови вихідної поверхні або прямолінійно по дотичній лініях контуру; • обрізка - дає можливість відсікати від вихідної поверхні її частини за допомогою інших поверхонь, допоміжних площин або ескізів або виконувати взаємне обрізування поверхонь; • заповнення - Забезпечує постановку «латки» на отвір в поверхні з дотриманням дотичністі до вихідної поверхні по замкнутому контуру; • нарощування дозволяє добудувати, подовжити (відновити) зовнішні контури поверхні з дотриманням закону побудови. Функція нарощування є особливо корисною для роботи з імпортованими поверхнями; • зшивка - Призначена для об'єднання декількох поверхонь в одну; • заокруглення (сполучення) - забезпечує побудову гладкого сполучення (заліза) між несполученими поверхнями або заокруглення постійного/змінного радіусу між поверхнями, що мають загальну кромку; функція також застосовна до твердих тіл; • переміщення/обертання/копіювання - дозволяє рухати, обертати та копіювати поверхні або тверді тіла; • видалення - Видаляє з моделі поверхню або тверде тіло. Поверхневе моделювання знаходить застосування в різних галузях: автомобілебудуванні та аерокосмічній промисловості, кораблебудуванні, проектуванні технологічного оснащення, у сфері виробництва товарів народного споживання і т.д. Поверхні відмінно працюють у поєднанні з твердотілими елементами, тому їх можна використовувати з метою: • витягування твердотільного елемента або вирізу з граничною умовою "До поверхні" або "На відстані від поверхні"; • створення твердотільного елемента шляхом надання поверхні товщини; • заповнення замкнутого об'єму та отримання твердого тіла; • вибору кромки та вершини поверхні, щоб використовувати їх як напрямну твердотільного елемента по кривій та по траєкторії; • видалення грані твердого тіла, заміни грані поверхнею тощо. Як твердотільне, так і поверхове моделювання має свої переваги, проте використання поверхонь дозволяє більш гнучко підходити до процесу проектування, оскільки поверхні при моделюванні можуть бути самостійно спозиціоновані в просторі моделі і не вимагають на початковому етапі взаємної точної ув'язки з навколишньою геометрією. Саме ці якості зробили поверхове моделювання в першу чергу інструментом дизайнера, що дозволяє швидко і водночас якісно опрацьовувати різні концепції майбутніх виробів та передавати концепт-моделі конструктору на детальне опрацювання. Розглянемо основні принципи поверхневого моделювання в середовищі САПР SolidWorks на прикладі створення деталі «форсунка» (рис. 1), побудова якої виконується за набором 2D- та 3D-ескізів.Методика побудови цієї моделі докладно розглядається у вправі «Поверхні» інтерактивного навчального посібника «Функціональні інструкції SolidWorks» (викликається з меню «Довідка»), що дає можливість самостійно вивчити основні принципи побудови 3D-моделі з використанням технології поверхневого моделювання. Мал. 1. Навчальний приклад використання технології поверхневого моделювання Прочитавши статтю, ви зможете самостійно виконати цю вправу в SolidWorks та навчитися користуватися такими функціями, як Поверхня за перерізами, Поверхня по траєкторії, Поверхня обертання, Поверхня витяжки, Плоска поверхня, Зшивання поверхонь, Заповнення отворів, Дзеркальне відображення, Обрізка, Подовження, Нарощування, Переміщення/обертання/копіювання, Надання товщини та ін. Почнемо побудову з формування основних геометричних елементів деталі «Форсунка»: основи, ручки, сопла. Для роботи нам знадобиться панель інструментів Поверхні, яку можна підключити, клацнувши правою клавішею миші по будь-яким іншим панелям інструментів та поставивши галочку навпроти пункту Поверхні. Розташуйте панель інструментів Поверхні так, щоб вам було зручно з нею працювати. Основу форсунки можна сформувати, побудувавши поверхню за двома перерізами, кожне з яких є коло (рис. 2). Побудова поверхні по перерізах багато в чому схожа на побудову твердого тіла по перерізах, тобто має практично ті ж параметри, що управляють (потрібно задати перерізи, напрямні криві, умови старту/фінішу і т.п.). Мал. 2. Побудова основи форсунки за допомогою поверхні за перерізами
Рукоятку форсунки сформуємо за допомогою іншої команди 3D-моделювання. Поверхня по траєкторії (Рис. 3). Зверніть увагу на те, що для надання рукоятці форми, зручної для розташування пальців руки, використовується спеціальна напрямна крива (окремо побудований ескіз). Сопло форсунки також створимо за допомогою команди Поверхня по траєкторії (Рис. 4). Мал. 3. Побудова рукоятки форсунки за допомогою поверхні по траєкторії Мал. 4. Побудова сопла форсунки за допомогою поверхні траєкторії Далі ми маємо виконати кілька додаткових операцій, необхідних для поєднання геометричних елементів форсунки, побудованих на попередньому етапі. Спочатку розділимо поверхню - основу форсунки (поверхня по перерізах, яку ми створили на самому початку) та поверхню рукоятки на кілька граней. Це необхідно зробити для того, щоб потім використовувати знову отримані грані для з'єднання між собою основи, рукоятки та сопла форсунки. Для розділення поверхні скористаємося інструментом Лінія роз'єму. Тепер для того, щоб конструктивно зв'язати між собою основу, рукоятку та сопло, необхідно послідовно побудувати три поверхні по перерізах, що попарно з'єднують ці об'єкти між собою, як показано на рис. 5, 6 і 7. При побудові можна застосовувати інструменти керування дотикою для більш гладкого поєднання поверхонь. Мал. 5. З'єднання рукоятки та сопла Мал. 6. З'єднання основи та рукоятки Мал. 7. З'єднання сопла та основи Тепер, коли ми виконали попарне з'єднання основи, рукоятки та сопла, у моделі утворилися два симетричні бічні отвори, які необхідно заповнити матеріалом.Для цього спочатку потрібно пошити всі побудовані раніше поверхні воєдино за допомогою команди Зшивкаяка спеціально призначена для об'єднання декількох поверхонь в одну. В результаті зшивки ми отримали одну поверхню із двома отворами. Заповнимо одне з цих отворів матеріалом поверхні за допомогою функції Заповнення (Рис. 8). Ця функція забезпечує постановку «латки» на отвір у поверхні з дотриманням дотичністі до вихідної поверхні по замкнутому контуру. Саме для отримання замкнутого контуру ми провели попередню зшивку. Мал. 8. Заповнення отвору матеріалом поверхні
Мал. 9. Побудова поверхні обертання Для заповнення другого отвору також можна скористатися функцією ЗаповненняОднак є більш простий спосіб - він напрошується сам собою, оскільки деталь симетрична: побудуємо Дзеркальне відображення поверхні щодо площини симетрії моделі. Далі доопрацюємо основу форсунки, виконавши зашивку торцевих отворів плоскими поверхнями та ще одну зшивку всіх побудованих раніше поверхонь в єдину поверхню. Після цього скористаємося функцією Поверхня обертання для побудови нової поверхні, що перетинається з вже побудованою геометрією та нарощує довжину основи деталі (рис. 9). Поверхня обертання створюється з урахуванням двовимірного профілю (ескізу). Виконаємо взаємне обрізання поверхонь, отриманих на попередніх етапах зшивкою та обертанням. Для цього скористаємося функцією Обрізкаяка дозволяє відсікати від вихідної поверхні її частини за допомогою інших поверхонь, допоміжних площин або ескізів або виконувати взаємне обрізування поверхонь.В результаті операції обрізки ми повинні будемо отримати перетин поверхонь, який виглядатиме як на рис. 10. Мал. 10. Результат роботи функції обрізання Тепер ми маємо остаточно доопрацювати поверхневу модель деталі «форсунка» і перетворити її на твердотільну. Створимо допоміжні поверхні методом витяжки для того, щоб на наступних етапах використовувати їх як інструменти для обрізки. Для цього скористаємося функцією Поверхня витяжки. Далі збудуємо поверхню, зміщену на задану відстань від створеної поверхні витяжки. Скористайтеся для цього командою Еквідистантна поверхня. Розгорнемо еквідистантну поверхню на 90° навколо осі Y. Для цього скористаємося функцією Переміщення/обертання/копіюванняяка дозволяє рухати, обертати і копіювати поверхні або тверді тіла. Зробимо додаткові вирізи в основі форсунки за допомогою створеної на попередньому етапі поверхні. Для цього застосуємо функцію Обрізка (Рис. 11). Мал. 11. Поворот еквідистантної поверхні на 90° та виконання обрізання основи форсунки цією поверхнею
Тепер трохи подовжимо основу деталі. Скористаємося для цього функцією Подовження, Що дозволяє нарощувати поверхню щодо зовнішніх кромок (рис. 12). Подовження можна виконувати зі збереженням закону побудови вихідної поверхні або прямолінійно по дотичній лініях контуру. Мал. 12. Подовження поверхонь основи деталі щодо вибраних кромок Для надання виробу товарного вигляду необхідно притупити гострі краї. Скористаємося для цього функцією Округлення. Побудуємо на торцевій поверхні рукоятки заокруглення змінного радіусу (рис. 13).Як і в попередньому випадку, використовуватимемо для цього функцію Округлення. Для створення отвору в соплі побудуємо ескіз (коло) і відріжемо їм зайвий матеріал. Мал. 13. Округлення гострої кромки на поверхні рукоятки Оскільки в реальному житті будь-яка тонкостінна оболонка є тілом певної товщини, перетворимо створену нами поверхневу модель в твердотільну. Скористаємося функцією Надати товщину (Рис. 14). Для підтвердження того, що ми, надавши товщину поверхні, отримали повноцінне тверде тіло, побудуємо твердотільну фаску. Для цього у графічному вікні виберемо зовнішню кромку отвору в соплі та використовуємо команду Фаска (Рис. 15). Мал. 14. Надання товщини поверхонь для отримання твердотільної моделі Мал. 15. Побудова фаски Для надання виробам більш сучасного вигляду та ергономічності, в нову, 2007 версію САПР SolidWorks включені спеціальні функції 3D-моделювання, серед яких особливої уваги заслуговує, мабуть, інструмент створення поверхонь вільної форми, що дозволяє перетягувати точки управління для створення стильних поверхонь (мал. 16), а також граничних поверхонь, при побудові яких ведеться контроль безперервності кривизни за другою похідною. Використовуючи freeform-моделювання, дизайнери-користувачі SolidWorks отримують зручний та потужний інструмент, що дозволяє виконувати проекти за менший час у порівнянні із застосуванням звичайних команд для роботи з поверхнями. Мал. 16. Створення поверхонь вільної форми Іншою новою цікавою функціональною особливістю SolidWorks 2007 стала функція ScanTo3D, що дозволяє користувачам автоматично отримувати об'ємні моделі, використовуючи скановані дані реальних фізичних прототипів (рис. 17). Дана новинка має зацікавити насамперед професійних дизайнерів, конструкторів та інженерів, робочим інструментом яких є сучасна система об'ємного моделювання. Реалізація функції ScanTo3D на рівні базового функціоналу SolidWorks не має аналогів на ринку САПР та є перспективним напрямком для розвитку CAD-систем у майбутньому. Ця функція вбудована в базовий пакет SolidWorks 2007 Premium і має зручний інтерфейс користувача у вигляді програми-майстра, що роз'яснює користувачеві всі кроки процесу 3D-сканування та імпорту даних, а також отримання готової 3D-моделі. Програма ScanTo3D оптимізована для використання з новим повнокольоровим сканером високої роздільної здатності Desktop 3D Scanner від компанії NextEngine (www.nextengine.com), яка є партнером корпорації SolidWorks зі створення рішень. Крім безпосередньої роботи зі сканером NextEngine, функція ScanTo3D підтримує ряд інших поширених форматів тривимірного сканування, наприклад XYZ, CSV і сіткових форматів STL, VRML, 3ds, PLY, OBJ, дозволяючи в інтерактивному або автоматичному режимі керувати якістю вихідних даних і отримувати та твердотільні моделі. Мал. 17. Послідовне перетворення хмари точок у сіткову, поверхневу та твердотільну моделі Таким чином, корпорація SolidWorks продовжує вдосконалювати свої програмні продукти та розвивати нові перспективні напрямки, акумулюючи передові наукомісткі технології.Саме тому САПР SolidWorks по праву займає лідируючі позиції у світовому рейтингу систем 3D-моделювання, а сотні винаходів та новітніх технологічних рішень, вперше реалізованих у SolidWorks, стають класикою у розробці CAD-додатків та використовуються більшістю виробників САПР у всьому світі. Існує цілий ряд завдань, при вирішенні яких потрібно додавати до конструкції велику кількість стандартних отворів (наприклад, під деталі кріплення), що відрізняються лише типорозмірами. Одним із найкращих шляхів вирішення подібного завдання є використання Майстри створення отворів, з тієї простої причини, що вся робота зі створення ескізів та додавання стандартизованих розмірів виконується автоматично. Користувачеві пропонується лише вказати не регламентовані розміри та розташування отворів. У SolidWorks існують два варіанти Майстри створення отворів, перший з яких - Простий отвір знаходиться в меню
Вставка >> Елементи >> Отвір >> Простий. У цьому розділі розглядався спосіб створення елемента з урахуванням ескізу, що є коло (з наступним використанням команди Витягнути/Виріз). Однак при використанні майстра Простий отвір необхідність у створенні ескізу отвору відпадає, оскільки елементи, створені з його допомогою, поводяться як такі, що розміщуються. Щоб створити отвір, спочатку потрібно виділити площину, на яку його потрібно помістити (перед цим рекомендується нанести на площину розміщення точку-орієнтир, яка визначатиме центр отвору). Можна цю процедуру проробити після додавання отвору шляхом редагування його ескізу.Не будемо докладно зупинятися на властивостях цієї команди, оскільки вибір типу обмеження, діаметра отвору, напрямки витягування та ухилу повністю аналогічні до розглянутої вище команди Виріз/Витягнути або Бобишка(Підстава)/Витягнути. Майстер створення Простий отвір автоматично створює ескіз за попередньо вказаним центром отвору Більш потужним засобом створення стандартних отворів є майстер Отвір під кріплення (меню Вставка >> Елементи >> Отвір >> Отвір під кріплення). За допомогою цього майстра до 3D моделей як деталей, так і збірок можна додавати гладкі отвори, що містять цековки, зенковки (фаски), а також поверхні з метричним або трубним різьбленням. Безперечною перевагою даної програми є підтримка практично всіх типорозмірів кріплення в стандартах ANSI Inch, ANSI Metric, BSI, DIN, ISO, JIS, Helicoil Metric, Helicoil Inch, DME, HASCO Metric, PCS, Progressive та Superior , а також можливість нанесення отворів на плоскі (перпендикулярно або під кутом до елемента) та неплоскі грані. Робота з майстром відбувається у два етапи: перший – вибір типу та геометричних характеристик майбутнього отвору, другий – вказівка координат центру(ів). На першому етапі робота відбувається з діалоговим вікном Визначення отвору. У його інтерфейсі присутні три стовпці: Властивість, Параметр 1 і Параметр 2 (служать для введення, чисельних значень властивостей та іншої інформації, що використовується під час створення отворів), а також вікно попереднього перегляду встановлених параметрів граничної умови та глибини. У стовпці (Властивість існує шість записів, які використовуються для всіх типів отворів: Властивості, що не потрапили до вищенаведеного переліку, змінюються в залежності від типу отвору - вибраної вкладки вікна Визначення отворуПроблем з вибором значень даних властивостей у користувача-початківця виникати не повинно, оскільки практично всі вони є розмірними величинами і до того ж проілюстровані мнемонічними піктограмами. І ще один корисний елемент інтерфейсу – група Часто використовуються. Якщо додати отвір до цього списку, то надалі при створенні аналогічних отворів не доведеться щоразу заново вводити вихідні дані. Слід зазначити, що всі вище перелічені параметри, включаючи параметри обмежень, можна змінювати як на початковому етапі, так і після завершення роботи майстра на будь-якій стадії проектування. Другий етап роботи з командою Отвір під кріплення полягає у зазначенні місця розташування центрів отворів. Тут можливі два способи. Перший. Після натискання кнопки Далі завантажується режим ескізу, в якому за допомогою маркера слід вказати точку-центр (або кілька точок) отвору на будь-якій поверхні моделі. Як і при роботі зі звичайним ескізом, положення геометричних об'єктів у просторі можна однозначно визначити, задавши розмірами або за допомогою прив'язок. Що стосується другого способу, то він полягає в попередньому створенні ескізів центрів отворів (мається на увазі етап змірювання 2D примітивів). Даний спосіб корисний при необхідності використання складних багатоступінчастих отворів, що складаються з комбінацій стандартних елементів. У цьому випадку досить просто помістити всередину вже отворів створені інші отвори (сумісити їх центру). Як ілюстрація викладеного вище матеріалу, на рис. наведено приклад створення центрового отвору валу. На цьому малюнку наведено не розглянуту вище вкладку діалогового вікна Визначення отвору - Попередня версія. Вона використовується для створення отворів з довільними параметрами (без прив'язки до певного стандарту), а також редагування елементів, створених у попередніх версіях, ніж SolidWorks 2000.3D модель в SolidWorks, Повернутий боби і Повернутий виріз
Повернена бобишка в SolidWorks
Повернутий виріз у SolidWorks
Поверхневе моделювання в SolidWorks
Типи поверхонь у SolidWorks
Операції з поверхнями
Гібридне моделювання
Приклад побудови моделі SolidWorks з використанням технології поверхневого моделювання
Відмінні риси SolidWorks 2007
Майстер створення отворів у SolidWorks
Зауваження. Отвір, створений за допомогою майстра Отвір під кріпленняскладається з двох ескізів. Перший - це ескіз точки розміщення, а другий - ескіз профілю отвору. Якщо перед викликом майстра вибрати площину (або плоску грань моделі), то ескіз розміщення центру отвору буде двовимірним, в інших випадках – тривимірним.