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 model sestavy výkres dílu 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 sestavy Číslo dílu Číslo podsestavy Např: A1000.sldasm A1003.sldprt A1000.slddrw 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 Hlavní menu Záložky Command Manageru Panel nástrojů průhledného zobrazení Strom Feature Manageru Možnost rozbalení podokna zobrazení 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 Styl zobrazení Změní styl zobrazení aktivního pohledu. 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. 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: Zdroje SolidWorks Knihovna návrhů Průzkumník souborů Paleta pohledů Vzhledy, prostředí a nálepky Uživatelské vlastnosti 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 Feature- Manageru 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 zleva Výběr zprava Vybrané entity Stav po výběru zleva Vybraná entita