搜索系統的認識Solidworks
2013-05-16 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線
引言
1 初級建模
AutodeskCAD統治產品開發設計市場幾近長達幾十年,而隨著產品的多元化、多樣化、復雜化以及智能化,為了縮短產品開發周期、降低開發成本和更好的占有市場。顯然,傳統的二維CAD所擁有的功能就顯得捉襟見肘了,三維軟件代替AutoCAD就是必然的趨勢。越來越多的三維軟件在市場上隨處可見,UG、proe、CATIA、SolidWorks等等。寫這篇文章的目的,就是希望能夠為那些還在為學哪種三維軟件而煩惱的的朋友指明一條道路。
SolidWorks功能齊全,操作簡明,可能更加會適合剛接觸三維CAD軟件的朋友們。它大致可以劃分為以下幾個板塊:草圖繪制、三維建模、曲面建模、鈑金設計、焊接件的生成、模具板塊、裝配體、工程出圖以及Aniamtor動畫、photowords渲染、COSMOSWorks有限元分析等等眾多模塊。我個人把前半部分稱為初級建模,因為應用這些模塊的功能就可以很好的把產品設計出來。而如果用戶需要把產品進行進一步的設計分析的話就要應用到后半部分的模塊。
草圖的繪制
和其他三維CAD軟件一樣,要讓SolidWorks生成三維特征并將這些特征進行有序的疊加,從而達到設計出產品的目的。首先,要繪制出相應的草圖,進而對其進行“拉伸——切除”、“放樣凸臺”、“旋轉凸臺”以及“掃描”等等三維操作命令。草圖建立的將會直接影響到后續的特征建立。
區別于傳統的二維CAD,用戶在繪制草圖的時候,不必可以的追求坐標的精確,可以大致的將草圖的輪廓繪制出來。然后,利用SolidWorks提供的“草圖實體編輯工具”和“尺寸標注工具”對各個草圖圖素進行約束。這樣,可以大大的提高繪圖的效率。同時,若是用戶在建立了特征以后也可以對前面的草圖進行修改尺寸值和幾何關系等。
草圖繪制工具欄和尺寸標注工具欄
以下是繪制是草圖實例:
尺寸值修改框:用于驅動尺寸,達到想要的值。
三維特征建模
1)規則實體的建模
當設計的產品是形狀比較規則的時候,直接應用“拉伸——切除”和“旋轉凸臺”一般就可以達到目的。如下面的八卦和象棋盤,看似比較復雜,但是它的形狀還是比較規則的。所以只要進行一系列的“拉伸——切除”命令將其有序的疊加就可以達到設計目的。
八卦建模以及所應用到的特征命令
象棋盤模型和繪制的部分命令(其中后面還需要很多部的“拉伸——切除”命令)
2)非規則實體的建模
大部分的產品還是非規則的,這就需要用戶能夠很好的應用“放樣凸臺”和“掃描”命令。對這些稍微復雜的特征操作,一般大部分都需要繪制一條直線或者曲線作為放樣或者掃描的“路徑”,繪制多條曲線作為“引導線”。這些技巧只有用戶親身實踐才能夠體會到。下面就有幾個實例:
高露潔牙膏瓶的建模,這里應用到了多個放樣來生成瓶身和底部
拉簧的建模:這里應用到了掃描,而且還利用了SolidWorks陣列特征的功能。
下面是幾個比較金典的實體建模,綜合的應用了各個三維特征操作命令:
電飯煲的建模以及部分特征步驟
臺燈建模
曲面建模
相對于UG來說,SolidWorks曲面建模功能稍微薄落了一點,但是對于不是從事汽車飛機設計的用戶來說。我想SolidWorks提供的曲面功能已經足夠了。
有的產品需要通過面的布爾運算,先構造其一個大致的面輪廓,然后應用“加厚”命令對其內部進行填實。
曲面工具欄 特征操作工具欄
曲面的建模大致和特征的建立差不多,下面是幾個我自己建立的曲面模型。
牛仔帽的曲面建模和所應用到的曲面命令
茶壺的曲面建模和部分曲面命令
裝配體
裝配體是指有的機器是由幾個乃至幾十個部件構成的,我們可以先把組成該機器的構件通過Solid works保存起來,然后在裝配體模塊下,約束這些構件的空間自由度,從而達到組合成一個整體的目的。裝配好的機器可以將其爆炸,便于觀察。
裝配體工具欄 各個構件之間的約束關系
下面是水龍頭的裝配體和爆炸視圖和話筒的裝配體:
工程出圖
機械師的交流是借助于工程圖紙的。在SolidWorks軟件中,可以說三維實體建模、裝配體的組裝和工程圖的出圖是相互聯系在一起的。SolidWorks工程圖模塊提供了多個國家的標準和國際ISO標準,其中當然也包括了我國的機械標準GB。所以,在眾多的三維軟件中,越來越多的機械工程設計師都比較傾向于SolidWorks。
和傳統的二維CAD相比較,SolidWorks在出圖方面有明顯的優勢。
1)在用CAD的時候,我們先要在腦海里大致的想像出一個模型的三視圖;而用SolidWorks可以先在零件建模模塊把模型建立起來,然后導入工程圖紙模塊當中,這時系統會自動的生成三視圖和軸測圖等多個視圖。我們只要把相應的視圖拖入工作窗口區就可以,而在建立剖視圖、局部視圖、斷裂視圖、投影視圖的時候也是相當的方便的。這只要熟練的應用好SolidWorks和豐富的機械制圖理念。
2)利用SolidWorks可以快速的標注形位公差、基準特征、表面粗糙度和注釋;而在以前的二維CAD版本當中,標注形位公差時時先要制作成塊的,現在有所提高在這方面。在SolidWorks軟件中,可以方便的為一個尺寸添加上下偏差、配合制、對稱公差和配合性質。同時SolidWorks還可以快速的標注引線。下面是編輯形位公差的過程:
3)SolidWorks工程圖模塊還為用戶提供了多個模板,其中包括A0、A1、A2、A3、A4等。用戶可以對這些圖紙格式進行編輯(SolidWorks分為編輯圖紙和編輯圖紙格式狀態)。當一種圖紙格式時經常使用的時候,可以對它制作成一個塊并保存起來。這樣在下次遇到需要使用同樣的格式的時候,可以直接將它調用出來使用。猶如下面是我保存起來的一個A4橫向圖紙的標題欄。
A4橫向圖紙的標題欄
如果出圖的是一個裝配體的工程圖,那么SolidWorks還為用戶提供了材料明細表,同時也可以對它進行編輯和保存。下圖是一個齒輪和軸的工程圖:
如果讀者對SolidWorks確實有所興趣的話,可以自己學,當然也歡迎和我們進行討論交流。這里只是對SolidWorks系統介紹一番,不可能對工程圖的具體操作進行詳細的解說,盡情讀者體諒。
鈑金設計
鈑金至今為止尚未有一個比較完整的定義,根據國外某專業期刊上的一則定義可以將其定義為:鈑金是針對金屬薄板(通常在6mm以下)一種綜合冷加工工藝,包括剪、沖/切/復合、折、焊接、鉚接、拼接、成型(如汽車車身)等。其顯著的特征就是同一零件厚度一致,它在汽車修復技術方面應用的比較廣泛些,比如車體外殼被撞了個坑,就可以通過鈑金使之恢復原樣。目前的3D軟件中,SolidWorks、UG、proe、SolidEdge、等都有鈑金件一項,主要是通過對3D圖形的編輯而得到板金件加工所需的數據(如展開圖,折彎線等)。
在SolidWorks中,像三維特征建模一樣,要先通過“拉伸—切除”、“旋轉拉伸”等命令生成一個零件的基體。要想建成一個鈑金模型,首先要通過“基體—法蘭/薄片”、“邊線法蘭”和“斜接法蘭”命令生成一個鈑金的基體。然后才能對生成的基體進行“折彎”、“展開”和“轉折”等多項命令的操作。同時用戶也可以通過“插入折彎”命令從現有保存的零件生成一個鈑金零件。需要說明的是,鈑金模塊、三維特征建模以及和其他模塊之間是相互關聯的。在編輯一塊鈑金的時候,用戶可以通過三維特征建模命令添加到鈑金當中去。比如,用戶可以在一塊鈑金中陣列孔。下面是“鈑金工具欄”和兩個模型:
鈑金工具欄 鈑金1的設計樹
鈑金1模型應用到了三維特征操作命令中的陣列命令,這樣可以大大的提高建模的效率。
鈑金1模型
下圖是彈簧夾的半片模型以及應用到的鈑金命令:
彈簧夾半片模型 設計樹
Aniamtor動畫
一般在SolidWorks中,后期制作的插件是沒有開啟的,這樣可以盡量的節省電腦屏幕的資源。當用戶需要用到這些插件的時候,隨時都可以把它們調用出來。執行“工具/插件”菜單命令,此時會出現插件開啟對話框,用戶只要在相應的插件后面勾選就可以開啟插件。
插件開啟對話框
其中,包括了管道設計(SolidWorks Routing)插件、Potoworks插件、和國家標注零件庫(SolidWorks Toolbox Browser)插件。其中標準零件庫插件是根據GB標準,SolidWorks系統附帶的一些基本機械零件模型,它們賦予了而不同的屬性。所以,當我們在設計一個機器的時候,需要用到GB標準的零件時,可以直接從零件庫調用出來。
當設計師為了更好的給用戶展示所設計的機器的工作原理的時候,僅僅單靠模型的外觀是很難體現出各個部件之間的工作原理的。SolidWorks為了解決這個問題,為用戶提供了Aniamtor動畫插件。它的原理是,在特定的時間,讓一個或者多個部件按照預先設定的工作路徑工作。這樣就可以得到在這段時間內,機器的工作工程。
對于一些簡單的機器,為了觀察內部的零件或者是調整觀察方位,我們可以通過SolidWorks附帶的“動畫向導”來進行一些簡單動畫的生成。比如,旋轉模型、爆炸/解除爆炸、物理模擬等。而大部分機器的工作原理是沒有特定的規律的,這就需要用戶通過放置時間鍵碼來定義自由零件的工作路徑。如下圖的工業機械手臂和密碼打火機的動畫:
機械手裝配體 機械手工作動畫的動畫路徑
黃色的線條代表零件的工作路徑,而中間間斷的則是說明該零件在這段時間內是靜止不動的。它的工作原理是:先讓藍色的旋轉臺旋轉180°,然后灰色的連接體1向下彎曲一定的角度,再讓黃色的焊槍機構(包括藍色的抓手)繞著綠色的連接體2的上端面旋轉一定角度,當完成焊接后,按照原來的路徑返回。這樣就機械手就完成了一個焊接的過程。
密碼打火機的剖視圖 密碼打火機的裝配總成
密碼打火機的動畫路徑
機械業之所以經久不衰是因為它有自己的標準,具有很好的互換性和標準性。只有這樣大家才會遵守標準規則(GB)進行設計。SolidWorks為用戶提供了中國的標準,其中有標準零件庫、鈑金快速成型工具、管道設計插件等等。而且,用戶還可以為所設計的零件賦予屬性配置,這樣當用戶需要類似的零件就不必再設計,而是調用相應屬性的零件。SolidWorks所制定的標準可以大大的提高設計師的設計效率,實現縮短開發周期的CAD原始目標。
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