3 семестр (Бормотов А) / Методичка

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Р.Е. АЛЕКСЕЕВА"

Кафедра "Кораблестроение и авиационная техника"

Моделирование изделий судового машиностроения в SolidWorks

Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу

"Дополнительные главы компьютерной графики"

для студентов направления подготовки 26.03.02 дневной формы обучения

Нижний Новгород 2015

Составитель В.В. Князьков

УДК 004.9

Моделирование изделий судового машиностроения в SolidWorks:

метод. указания к выполнению лабораторных работ по курсу "Дополнительные главы компьютерной графики" для студентов направления подготовки 26.03.02 дневной формы обучения / НГТУ; сост.: В.В. Князьков. - Н. Новгород, 2015. – 31 с.

Методические указания предназначены для студентов направления подготовки "Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры" ИТС НГТУ им. Р.Е. Алексеева. Могут быть использованы студентами других направлений подготовки.

Дано описание основных команд, необходимых для создания твердотельных моделей, задания для выполнения работ.

Редактор Э.Б. Абросимова

Подписано в печать 29.04.2015. Формат 60 84 1/16. Бумага газетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева. Типография НГТУ. 603950, Н. Новгород, ул. Минина, 24.

Нижегородский государственный технический университет, 2015

2

ВВЕДЕНИЕ

Компьютерная графика – это область информатики, занимающаяся проблемами получения различных изображений (рисунков, чертежей, мультипликации) на компьютере. Одной из основных областей применения компьютерной графики в настоящее время является конструкторская графика. Этот вид компьютерной графики широко используется в работе инженеров-конструкторов и является обязательным элементом систем автоматизированного проектирования (САПР). Средствами конструкторской графики можно получать как плоские изображения (проекции, сечения), так и пространственные трехмерные изображения. Задача построения изображений изделий гораздо легче решается при наличии их геометрических моделей.

Программный комплекс SolidWorks представляет собой систему гибридного параметрического моделирования, предназначенную для проектирования деталей и сборок в трехмерном пространстве с возможностью проведения различных видов анализа, а также оформления конструкторской документации в соответствии с требованиями ЕСКД. В SolidWorks реализован классический процесс трехмерного параметрического проектирования – от идеи к объемной модели, от модели к чертежу. Используется способ 3D-моделирования с применением Дерева конструирования (построения). В таких системах модель в процессе ее создания и редактирования подразделяется на конструктивные элементы, управляемые размерами. Поэтому автоматически проводимые изменения геометрии оказываются надежными и предсказуемыми. Но при этом требуется предварительное планирование всех построений с учетом возможного редактирования модели, поскольку любые незапланированные изменения в ее конструкции требуют, как правило, больших затрат времени на перестроения.

Как и любое Windows-приложение, SolidWorks можно запустить

двойным щелчком мыши по ярлыку на рабочем столе , который автоматически создается при установке системы. Программа SolidWorks имеет интерфейс привычный для пользователей информационной системы Windows, так как применяются такие же значки для аналогичных функций и все стандартные элементы интерфейса расположены на своих привычных местах.

После запуска программы будут доступны два значка в левом верх-

нем углу экрана: – создание новых файлов; – открытие существующих файлов деталей, сборок или чертежей. При первом сеансе работы (отсутствуют ранее созданные файлы решаемой задачи) следует восполь-

3

зоваться первым значком. В SolidWorks имеется несколько режимов работы. Рабочее окно каждого окна открывается с установками по умолчанию.

Режим Деталь представляет собой параметрическую объектноориентированную среду, позволяющую строить твердотельные модели. Процесс моделирования начинается с построения эскиза. Нет никакой необходимости сразу точно выдерживать требуемые размеры, достаточно примерно соблюдать конфигурацию эскиза. Позже, если потребуется, можно изменить значение любого размера и наложить связи, ограничивающие взаимное расположение отрезков, дуг, окружностей и т.п. Редактирование эскиза возможно в любой момент работы над моделью.

Основными формообразующими операциями в SolidWorks являются команды добавления и снятия материала. В SolidWorks применяются следующие группы функций моделирования.

1.Функции создания объемных тел путем перемещения поверхности. Объемное тело может быть создано трансляцией (extrusion –

выталкивание, выдавливание) или вращением (sweeping – заметание) за-

мкнутой плоской фигуры. Траектория вытягивания может быть криволинейной. При этом возможны следующие варианты ориентации плоскости профиля относительно траектории или направляющих кривых:

- по направлению. Сохраняется угол между плоскостью эскиза профиля и траекторией в процессе формообразования; - скручивание вдоль маршрута. В этом случае можно управлять скручива-

нием в направлении, перпендикулярном направлению;

- по направлению и направляющей кривой;

2.Функции моделирования, предназначенные главным образом для изменения существующей формы. Это функции скругления или плавного сопря-

жения (rounding, blending) и поднятия (lifting);

3.Функция скиннинга (skinning) формирует замкнутый объем в результате натягивания поверхности на заданные плоские поперечные сечения.

4.Функции объектно-ориентированного моделирования (feature-based modeling) позволяют моделировать твердое тело, используя привычные элементы форм (features). Поддерживаются такие элементы, которые используются при изготовлении деталей: фаски, отверстия, скругления, пазы, выемки и т.д.

Врежиме Сборка с помощью соответствующих инструментов выполняется объединение компонентов в сборку. Под сборкой в SolidWorks принято понимать трехмерную модель изделия или сборочной единицы. Структурными единицами сборки являются компоненты. Компоненты сборки могут включать в себя как отдельные детали, так и другие сборки, называемые узлами сборки. В SolidWorks можно создавать сборки двух типов: сборки "снизу вверх" и сборки "сверху вниз".

4

Сборка "снизу вверх" является традиционным методом проектирования и представляет собой сборку из готовых (заранее спроектированных) деталей. Конструкция или узел собираются из этих деталей аналогично реальной сборке с указанием условий сопряжения их друг с другом. Сопряжения создают геометрические взаимосвязи между компонентами сборки. При добавлении сопряжений следует определить допустимые направления линейного или вращательного движения компонентов. Можно перемещать компонент в пределах его степеней свободы, наблюдая за поведением сборки.

При проектировании сборки "сверху вниз" все компоненты создаются в одном документе – компоновочном эскизе сборки, на основе которого строятся отдельные детали. Можно построить один или несколько эскизов, показывающих, где находится каждый компонент сборки. Затем можно создать и изменить проект перед созданием деталей. Кроме этого, можно в любое время использовать компоновочный эскиз для внесения изменений в сборку. Основным преимуществом проектирования сборки с помощью компоновочного эскиза является то, что при изменении компоновочного эскиза сборка и детали, находящиеся в ней, обновляются автоматически. Изменения можно осуществить быстро и в одном месте.

Режим Чертеж предназначен для формирования технической документации на ранее созданные детали, узлы и изделия, включающей все основные виды, разрезы, сечения с проставленными размерами, параметрами шероховатости и т.д. Чертежи поддерживают двустороннюю ассоциативную связь с 3D-моделями. При внесении изменений в модель ее чертеж автоматически модифицируется в соответствии с ними. И наоборот, если изменяется какой-либо управляющий размер на чертеже, это сразу же отражается в 3D-модели. Построить чертежи изделия и нанести размеры в SolidWorks можно так же "вручную", с использованием традиционных инструментов компьютерной графики.

Подавляющее большинство команд в SolidWorks выполняется с помощью мыши. Назначение и функции клавиш соответствует общепринятым стандартам для Windows-приложений. Так, с помощью левой кнопки мыши можно выделять один элемент или группу в графической области, перетаскивать их, рисовать графические примитивы. Двойной щелчок по ссылке, как правило, активирует ее. Среднюю кнопку (колесико мыши) можно использовать для вращения детали или сборки. В сочетании с клавишей <Shift> с ее помощью можно увеличивать либо уменьшать масштаб изображения, а вместе с <Ctrl> - перемещать деталь в плоскости экрана. Правая кнопка мыши используется также довольно интенсивно. Традиционно щелчок правой кнопкой мыши на объекте вызывает контекстное меню для быстрого доступа к командам активным в данный момент времени для выбранного элемента.

5

1. Лабораторная работа № 1

Моделирование швартовного кнехта

Кнехт – деталь швартовного устройства в виде парных (реже одинарных) чугунных или стальных тумб, стоящих на общем фундаменте, прикрепленном к палубе судна. По конструкции кнехт может быть прямым или крестовым, по способу изготовления – литым или сварным.

Конструкция, основные размеры и масса кнехтов должны соответствовать ГОСТ 11265-73. Конструкцию крестовых литых кнехтов иллюстрирует рис. 1.1; размеры кнехтов приведены в табл. 1.1.

Рис. 1.1. Крестовой кнехт:

а– внешний вид;

б– расположение отверстий для крепления при монтаже шестью винтами

Таблица 1.1

Размеры, мм

6

Цель работы.

1.Знакомство* с базовыми приемами твердотельного моделирования деталей на примере швартовного кнехта.

2.Построение сборки (установка кнехта) и знакомство с библиотекой проектирования (использование стандартных крепежных изделий).

Деталью в SolidWorks называется отдельный трехмерный объект, состоящий из элементов. К основным элементам относятся бобышки, тонкостенные и многотельные элементы, а также вырезы. Под бобышкой следует понимать сплошной конструктивный элемент, под тонкостенным элементом – пустотелый конструктивный элемент с постоянной толщиной стенки, под многотельным – элемент, включающий в себя несколько не зависимых друг от друга твердых тел, под вырезом – полость в бобышке.

Деталь может являться компонентом сборки, а также может быть представлена видами на плоском чертеже. Все детали в SolidWorks проектируются в шаблоне Деталь и сохраняются в отдельных файлах с расширением *.sldprt. В Дереве Конструирования можно задать материал, а также оценить массовые характеристики детали.

Детали в SolidWorks создаются с помощью нескольких базовых приемов (вытягивание или вращение замкнутого профиля; вытянутый или повернутый вырез). Соответствующие команды могут являться альтернативными или дополнять друг друга. Для создания модели кнехта используются команды инструментальных панелей Эскиз и Элементы. При построении модели кнехта следует учитывать наличие у него двойной симметрии. Плоскости симметрии - Спереди и Справа.

Порядок выполнения работы

1. Выбор плоскости Сверху, рисование эскиза** половины плиты по заданным размерам и его вытягивание (рис. 1.2) на расстояние равное толщине.

Команда вытягивания эскиза активизируется кнопкой - Вытянутая бобышка/основание, которая находится на панели инструментов Элементы.

2. Скругление грани (рис. 1.3) с помощью команды Скругление (кнопка

). Команда создает скругленную внутреннюю или внешнюю грань на детали.

* Выполнению лабораторной рабы предшествуют занятия, посвященные знакомству студентов с командами рисования эскизов и получения твердотельной модели детали (изделия).

** Чтобы отобразить команды рисования эскиза, необходимо щелкнуть левой

кнопкой мыши на кнопке - Эскиз. Инструментальная панель Эскиз становится активной.

7

3.Создание обнижения (команда Вытянутый вырез; рис. 1.4, а) и скругление внутренних кромок (рис. 1.4, б).

4.Отверстия для крепежных винтов могут быть получены, например, с

помощью команды - Вытянутый вырез путем вытягивания со смещением эскиза окружностей в двух направлениях. Для создания конической части включается уклон наружу и задается угол (рис. 1.5, а) в нужном направлении.

Рис. 1.2. Создание плиты

Рис. 1.3. Результат скругления грани

8

5. Моделирование тумбы кнехта вытягиванием эскиза окружности (рис. 1.6, а), построенного на плоскости Сверху. Вытягивание эскиза выполняется со смещением, равным толщине плиты. Затем можно выполнить скругление кромки тумбы, примыкающей к плите.

Рис. 1.6. Этап моделирования кнехта:

а – предварительный просмотр элемента вытягивания; б – этап создания тумбы

6. Создание полости тумбы (рис. 1.7, а) и одного из скруглений

(рис. 1.7, б).

Варианты создания полости: команда - Вытянутый вырез (вклю-

чить уклон) или команда - Вырез по сечениям (вырез в твердотельной модели создается путем удаления материала между двумя или несколькими профилями).

Для большей наглядности при выполнении скругления можно акти-

вировать команду - Разрез. Инструмент команды расположен на пане-

ли Вид.

Рис. 1.7. Этап моделирования тумбы

10