Ukázka učebnice SolidWorks - Střední odborná škola a Střední

Učební text
SOLIDWORKS
Ing. Jan Holzer, Ing. Blanka Jagošová, Ing. Jaroslav Kolář
Tento materiál vznikl v rámci projektu:
STROJTECH – Inovace a zefektivnění vzdělávání podle ŠVP – 3D
modelování
ve strojírenství a stavebnictví
CZ.1.07/1.1.16/01.0054
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.
Projekt realizovala:
Střední odborná škola a
Střední odborné učiliště,
Vyškov, Sochorova 15
Vyškov 2012-2015
1. ÚVOD
Tento učební text má sloužit jako návod jak pracovat s programem SOLIDWORKS.
Není však příručkou, která by obsáhla veškeré možnosti programu. Popsané funkce jsou ty
nejdůležitější a texty a návody vás provedou základy práce v oblasti 3D modelů, 3D sestav a tvorby
výkresů z nich. Každý příkaz si můžete vyzkoušet na příkladu.
Pro tvorbu sestav jsou podkladem i modely dílů v elektronické podobě.
Věříme, že získané dovednosti v oblasti modelování v předmětech Konstruování počítačem a
Konstrukční cvičení budou pro vás impulsem pro zkoušení dalších možností programu a hlavně pro
vás budou inspirací pro budoucí konstruktérskou práci.
Budeme moc rádi, když vám tento text pomůže také k větší orientaci v konstrukci strojů.
Přejeme hodně úspěchů při modelování strojních součástí podle vašich návrhů.
Autoři
2. Konstruování s použitím ICT
Práci konstruktéra jste si vyzkoušeli v předmětech Technické kreslení a Konstrukční a technologická
cvičení. Pro bezvadné zvládnutí konstruování s podporou ICT všechny znalosti a dovednosti získané
v těchto předmětech potřebujete. Žádný moderní konstrukční systém není schopen řešit úkoly bez
lidské představivosti a důvtipu. Teprve spojení vašich znalostí s moderní výpočetní technikou povede
k úspěchu. Ani zde se neobejdete bez znalosti norem, promítání, tolerování …
CAD (Computer Aided Desing) je počítačem podporovaná předvýrobní technologie pro tvorbu
výkresové dokumentace, která umožňuje nahradit rutinní práci konstruktérů moderními postupy.
Tyto postupy umožňují nejen tvorbu 2D (dvourozměrná = papírová) výkresové dokumentace, ale i
vytvoření 3D (prostorových) tvarů součástí blížící se skutečnosti. Na vytvořených modelech je
možno dělat řadu úprav a také odvodit některé technické parametry. Velkou výhodou počítačového
návrhu je jeho návaznost na následné technologické činnosti, např. pro programování CNC strojů.
Lze také spojovat modelované objekty do velkých sestav, simulovat pohyby strojů a provádět
pevnostní výpočty.
Všechny tyto výhody jsou spojeny v 3D CAD programech, které jsou založeny na 3D parametrickém
modelování. Konstruktér začíná tvorbu nového výrobku od prostorového modelu. Modeluje většinou
bez ohledu na přesné rozměry. Těm pak přiřazuje kóty, které nazýváme parametry. Parametrický
model není tedy popsán konkrétními hodnotami, ale pomocí proměnných, výrazů a rovnic. Po
dosazení hodnot (kót) dojde k výpočtu skutečných rozměrů. Dále modelu předepisujeme geometrické
vlastnosti – vazby (např. rovnoběžnost, kolmost, soustřednost, …), které určí tvar objektu. Z takto
určeného modelu můžeme tvořit 2D výkresovou dokumentaci, která bude podkladem pro výrobu.
V možnostech takto vytvořených modelů je rychlá změna parametrů, která se projeví ve všech
souvisejících dokumentech. Změna v rozměru výrobku se projeví i na sestavě a na všech výkresech
s výskytem změněného dílu.
Konstruktér se tak stává spíše návrhářem, který se nemusí tolik zabývat náležitostmi výkresové
dokumentace. Veškeré úpravy modelu jsou snadné – změny kót a vazeb provede konstruktér, ostatní,
změnu tvaru součásti a opravu výkresů, zajistí počítač sám.
Jak úspěšně a efektivně využívat všech výhod parametrického modelování zjistíte při výuce
předmětu Konstruování počítačem.
3D CAD parametrický modelář, který budeme používat, se jmenuje SOLIDWORKS.
3. Co je SOLIDWORKS
SOLID = prostorový objekt, třírozměrný objekt, objem
WORKS = práce
SOLIDWORKS = práce s třírozměrnými (3D) objekty
SOLIDWORKS® je programové vybavení pro automatizaci strojírenského designu. Slouží pro
návrhovou práci konstruktéra. Ten si pomocí vytvořených objemových těl realizuje své představy o
reálném tvaru a rozměrech svého díla.
SOLIDWORKS® je 3D CAD parametrický modelář pro tvorbu objemových modelů. Tak jako je
každé strojní zařízení složeno z mnoha jednotlivých dílů, také modely v SOLIDWORKS jsou
vytvořeny z mnoha jednotlivých základních elementů – 3D prvků, pomocí nichž je možné
postupným doplňováním vytvořit i velmi komplikovaný tvar součástí. Rozměry a tvar těchto prvků a
tím i celé modely lze zpětně upravovat pomocí jejich parametrů – kót a vazeb.
Výhodou je zajištěná návaznost na CAM technologie – software SolidCAM.
Systém práce v SOLIDWORKS:
Při vytváření návrhu a podkladů pro výrobu těles se postupuje takto:





základem návrhu je skica,
ze skici se vytváří pomocí prvků 3D model součásti,
3D model slouží k tvorbě výrobních výkresů součásti,
modely jednotlivých součástí slouží k tvorbě 3D sestavy zařízení,
z modelu sestavy tvoříme montážní výkresy sestavení.
SolidWorks propojuje modelování dílu, sestavy a z nich vytvořených výkresů. Při úpravě dílu se
změna promítne do dalších částí. Vždy začínáme skicou, z ní vytvoříme model dílu a upravíme do
skutečné podoby (zkosení, rádiusy, otvory apod.).
skica
model dílu
výkres dílu
model sestavy
výkres sestavení
4. Typy dokumentů SOLIDWORKS
Díl je základním objektem programu SOLIDWORKS. Dílem rozumíme 3D model jedné součásti.
Soubor s informacemi o dílu má příponu .sldprt.
Sestava je funkční celek, sestavený z jednotlivých dílů. Sestavy mohou obsahovat jak samostatné
díly, tak i další sestavy, které nazýváme Podsestavami. Soubory sestav mají příponu .sldasm.
Výkres je 2D prezentací modelu. Může se tisknout a požívat jako dokumentace pro výrobu a montáž.
Soubory výkresů mají příponu .slddrw.
Soubory všech souvisejících dokumentů jednoho projektu se ukládají do společného adresáře.
V jedné složce se nachází soubory modelů všech dílů sestavy, soubory modelů podsestav a sestav a
soubory výkresů všech dílů a sestav. Výkresy pak mají mít stejný název souboru jako díl nebo
sestava, ze kterých jsou vytvořeny. Jen tak může mít software přehled o umístění souborů, které
spolu souvisí. Slovní popis názvu dílu uvedeme při ukládání do popisu souboru (Description).
Doporučený jednoznačný systém pojmenování souborů (díky tomu nebudou mít dva soubory na
disku stejný název):
XXXXX
Identifikační písmeno projektu
Číslo dílu
Číslo sestavy
Číslo podsestavy
A1003.sldprt
A1000.sldasm
A1000.slddrw
Např:
A1000.sldasm je soubor sestavy číslo 1 projektu A
A1000.slddrw je soubor s 2D výkresem sestavy
A1200.sldasm je soubor podsestavy číslo 2, která je součástí sestavy číslo 1
A1003.sldprt je soubor s 3D modelem dílu číslo 3, který je součástí sestavy číslo 1
A1003.slddrw je soubor s 2D výkresem dílu
A1003.slddrw
Slovní popis názvu dílu uvedeme při ukládání do popisu souboru
(Description).
5. Modelová konstrukce
Při vytváření modelu pomocí SOLIDWORKS pracujeme s inteligentními a snadno pochopitelnými
prvky, jako jsou přidání, odebrání, díry, žebra, zkosení, zaoblení apod. Po vytvoření se prvky
aplikují přímo na vytvářený tvar součásti.
Prvky mohou být buď načrtnuté, nebo aplikované.
 Načrtnuté prvky jsou založeny na 2D skice. Tato skica bývá převedena na těleso např. přidání
a odebrání vysunutím, rotací, tažením nebo spojením profilů.
 Aplikované prvky jsou vytvořeny přímo na modelu, jsou to např. prvky zkosení a zaoblení.
Struktura prvků daného modelu je dána ve speciálním okně, které se nazývá strom FeatureManageru,
ukazuje posloupnost vytváření prvků a umožňuje snadný přístup ke všem dostupným souvisejícím
informacím.
V modelu se tvoří kóty a vazby použité pro vytvoření skic i prvků. Díky nim můžeme zachytit
modelovou konstrukci a také snadno a rychle provádět změny.
 Kóty – používají se při vytváření prvků. Jsou to kóty přidružené ke geometrii skici i kóty
přidružené k samotnému prvku.
 Vazby – obsahují údaje o geometrii entit ve skicách (vodorovnost, svislost, …) a o jejich
geometrickém vztahu (rovnoběžnost, kolmost, soustřednost, …).
Modelová konstrukce
Před vlastní konstrukcí se musíme zamyslet nad postupem vzniku tvaru a rozměrů součásti s ohledem
na efektivní využití nástrojů pro tvorbu parametrických modelů. Modelová konstrukce je plán toho,
jak by se měl model chovat po provedení změny.
Při vytváření modelů se zabýváme vznikem těchto položek:
Automatické vazby – vznikají při tvorbě jednotlivých entit skici (při tvorbě entity skici mají žlutou
barvu – po vložení entity mají barvu zelenou), např. kolmost, svislost nebo vodorovnost.
Přidané vazby – doplňují se do skic při jejich vytváření (pokud je vazba možná, má po vložení
barvu zelenou) a představují další způsob propojení související geometrie, např. soustřednost,
tečnost, sjednocení a kolineárnost.
Kótování – způsob jakým je skica kótována, bude mít vliv na záměr jejího návrhu. Kótování musí
odrážet požadované změny.
Skica kótovaná podle obrázků umožňuje rychle
měnit vlastnosti objektu – vzdálenost děr od
okraje, rozteč děr, vzdálenost od okrajů, můžeme
také měnit velikost desky při dodržení
vzdálenosti otvorů podle zvolené koncepce.
Otvory budou neustále vodorovně a svisle
uspořádané. Zelené rámečky ukazují vazby mezi
jednotlivými prvky.
Při tvorbě prvku můžeme postupovat rozdílnou koncepcí návrhu. Můžeme např. díl vytvářet
přidáním rotací nebo postupným vysouváním. Volíme variantu vhodnou pro efektivní změnu
rozměrů. Pokud plánujeme např. možnost změny celkové délky, je koncepce postupného přidávání
nevhodná.
6. Pracovní prostředí
Pracovní prostředí SOLIDWORKS uvidíme po otevření nového souboru po spuštění programu. Pro
vytvoření nového modelu součásti zvolíme z nabídky okna Nový příkaz Díl.
Ikona pro zobrazení
Stromu Feature
Manageu
Ikona pro
zobrazení Property
Manageru
Ikona pro zobrazení
Cunfiguration
Manageru
Záložky
Command
Manageru
Panel nástrojů
průhledného
zobrazení
Možnost rozbalení
podokna zobrazení
Strom Feature
Manageru
Hlavní
menu
Podokno
úloh
Grafická
plocha
Orientace
souřadného
systému
Stavový
řádek
Aktuální
jednotky
7. Ovládání SOLIDWORKS
Aktivace příkazů
Příkazy pro aplikaci funkcí SOLIDWORKS můžeme aktivovat několika způsoby. Zde je máme
seřazené podle vhodnosti a rychlosti jejich použití:
7.1 Gesta myši
Nástroj "Gesta myši" je cestou k rychlému ovládání.
Gesta myši vyvoláme stiskem pravé klávesy myši a pohybem volně v ploše. Během pohybu se objeví
symboly v kruhu (průvodce) dle obrázku.
Přetažením kurzoru myši přes žádanou funkci dojde k výběru příkazu a klávesu můžete pustit.
Výsledkem jsou příkazy dostupné velice rychle a za minimálního pohybu myší - tedy rukou, které
tím i méně trpí.
Funkce lze nastavit podle svého – celkem můžeme přizpůsobit až osm gest pro výkresy, sestavy, díly
a skici. Pro nastavení vlastních gest myši pro skici, výkresy, díly nebo sestavy klepněte na Nástroje >
Vlastní. Ze záložky Gesta myši pak můžete ovlivnit nastavení dle svého výběru.
Důležité: Používání Gest myši značně urychluje práci!
7. 2 Super klávesa
Při klepnutí na klávesu „S“ se zobrazí plovoucí panel s vybranými zástupci všech nejpoužívanějších
příkazů. Příkazy se mění, podle toho když pracujete ve skicách (vybrat přímku, rovná drážka,
středový oblouk, splajn, převést entity, inteligentní kóta, obdélník, kružnice, zaoblit, oříznout, odsadit
entity), prvcích (vybrat, odebrat vysunutím, referenční geometrie, přidat vysunutím, zaoblit,
průvodce dírami), sestavách (vybrat, vložit součást, vazba, upravit součást, zobrazit skryté součásti),
nebo výkresech (vybrat, inteligentní kóta, popisy, výkres, tabulky). Lze je nastavit klepnutím pravým
tlačítkem na panel s volbou Vlastní nastavení.
7.3 Klávesové zkratky
Slouží k rychlé aktivaci příkazu – každý konstruktér má své nejčastější příkazy v paměti a tyto
aktivuje pomocí klávesových zkratek (buď použije přednastavené, nebo si nastaví svou zkratku).
Nastavení provedeme pomocí Nástroje > Vlastní. V záložce Klávesnice pak můžete získat přehled
a ovlivnit nastavení zkratek.
Důležitá klávesová zkratka
Ctrl + B – obnovit
Použitelná při potížích se
zobrazením.
7.4 Kontextové menu
Aktivuje se stisknutím pravého tlačítka myši
a mění svoji podobu podle typu práce na
modelu. Úpravu kontextového menu můžeme
provést pomocí kliknutí pravého tlačítka
v pracovní ploše a volbou Upravit nabídku.
Na obrázku je stav při skice a při modelu.
7.5 CommandManager
Je sada ikon, které jsou rozděleny do záložek a jsou zaměřeny na určité úlohy. Ve výchozím
nastavení je pět záložek a to Prvky, Skica, Analýzy, DimXpert a Produkty Office. V níže uvedené
ukázce je záložek třináct a aktivní záložka je skica.
Záložky přidáváme nebo odebíráme klepnutím pravým
tlačítkem na libovolnou záložku a následným zaškrtnutím
nebo zrušením názvu požadované záložky.
7.6 Hlavní menu
Pokud neuspějeme při hledání příkazů v předešlých způsobech, všechny příkazy najdeme
v roletovém hlavním menu:
7.7 Panely nástrojů
Jsou další možností pro rychlou volbu příkazů. Jsou plné ikon, které
příkazy reprezentují. Jejich zobrazení a úpravu ovlivníme pomocí
možnosti Vlastní.
Ovládání vlastností objektů, příkazů a zobrazení
8.1 Strom FeatureManager
Je umístěn v levé straně okna programu SOLIDWORKS a dává nám přehled o práci při tvorbě dílu –
zobrazuje postup konstrukce. Mezi stromem a grafickou plochou existuje dynamické spojení a je na
uživateli, zda prvky, skici, pohledy výkresů a konstrukční geometrii vybírá ve stromu nebo grafické
ploše.
Pomocí stromu je možné:
 procházet historii dílu, sestavy nebo výkresu
 vybírat položky podle názvu
 určit a změnit pořadí prvků
 přejmenovat prvky
Postup a celková
historie vzniku dílu
Důležité symboly ve stromu FeatureManageru:
(+)
skica je přeurčená
(-)
skica je podurčená
(?)
skicu nelze řešit
Žádný znak skica je plně určena
!
chyba (pravým tlačítkem myši klepneme na prvek označený ! a vybereme, kde je
chyba, zobrazí se chybové hlášení
8.2 PropertyManager
Objeví se na levé straně obrazovky
a otevře se automaticky, když spustíme příkaz nebo vybereme entitu v grafické ploše. Pomocí PropertyManageru můžeme zadávat a měnit hodnoty
entit (pro každý příkaz je zobrazení
jiné).
8.3 ConfigurationManager
Využíváme k vytváření, výběru a prohlížení více konfigurací dílů a sestav.
8.4 Panel nástrojů průhledného zobrazení
Obsahuje běžné příkazy pro práci s pohledy (zrychluje práci)
Práce s pohledy:
Kolmý k (CTRL+8)
Otočí a zvětší/zmenší model na
orientaci pohledu kolmý k na
základě vybrané roviny nebo
plochy.
Zoom na všechno (f)
Zvětší nebo zmenší model, aby se
vešel do okna.
Provede se také dvojklikem na
kolečko myši.
Řez
Zobrazí příčný řez dílu nebo
sestavy použitím jedné nebo více
rovin řezu.
Otočení a posun modelu
Také držením kolečka myši a
posunem nebo CTRL + držení
kolečka a posunem
Orientace pohledu
Změní
orientaci
aktuálního
pohledu, nebo počet oken
Můžeme si tak prohlédnout jak bude součást
vypadat v pohledech na výkresu a také ji
polohovat podle potřeby k modelování.
Je možné také vytvořit další libovolný
pohled pro výkres (ikona s hvězdičkou).
Pracovní plochu je možné také rozdělit na
více oken, ve kterých si můžeme polohovat
model pro větší přehled o tvaru.
Styl zobrazení
Změní styl zobrazení aktivního
pohledu.
Model můžeme zobrazit v různých stylech:
 Stínovaný s hranami
 Stínovaný bez hran
 Drátový bez skrytých hran
 Drátový se skrytými hranami
 Drátový
 Se stínem
 Perspektiva
Možnosti výběru pozadí
Zobrazení nebo skrytí vazeb, kót, křivek atd.
8.5 Podokno úloh
Okno se nachází vpravo na grafické ploše, je možné ho přemístit nebo upravit jeho velikost.
Obsahuje tyto položky:
Knihovna návrhů
Zdroje
SolidWorks
Paleta pohledů
Průzkumník
souborů
Uživatelské
vlastnosti
Vzhledy, prostředí a
nálepky
8.6 Deaktivované ikony
jsou označeny šedě a nelze je vybrat, nenacházíte se ve vhodném prostředí pro použití těchto ikon.
(např. pracujete ve skice a tam nebudou aktivní ikony zkosení, zaoblení v záložce Prvky
v CommandManageru).
Neaktivní ikony
v záložce prvky
Otevřená
skica
8.7 Tlačítka myši
Levé – vybírá objekty, jako jsou geometrie, tlačítka v nabídkách a objekty ve stromu FeatureManageru
Chceme-li vybrat více položek, podržíme tlačítko Ctrl a klepneme na každou položku, kterou chceme
vybrat (vybraná položka změní svoji barvu).
Můžeme také vybrat rámečkem – výběrovým oknem.
Výběrový rámeček přetáhneme přes položky, které chceme vybrat.
Při výběru oknem z leva se vyberou položky, které jsou celým svým objemem v okně.
Při výběru oknem zprava se vyberou objekty, které jsou i svou malou částí uvnitř rámečku (výběr
křížením).
Pravé – aktivuje místní kontextovou nabídku. Obsah nabídky závisí na tom, nad jakým objektem je
umístěn kurzor.
Kolečko – přibližuje a oddaluje nákres (součást), držíme-li zmáčknuté, otáčíme součástí. Dvojklikem
docílíme maximální ZOOM.
Výběr
Výběrzleva
zleva
Výběr zprava
Vybrané
entity
Stav po výběru
zleva
Vybraná
entita