Описание программы SolidWorks

2. Описание программы SolidWorks

2.1 Концепция SolidWorks

Традиционно CAD-системы ориентированы на создание геометрических моделей изделий из геометрических примитивов, и основное время в работе с такими системами тратится на выбор элементов нужных типов и, главное, на выбор оптимальной последовательности их создания. Далее задействуются специальные программные продукты для выполнения инженерного или технологического анализа, по результатам которого модель корректируется, и порой весьма существенно. Создатели SolidWorks начали внедрять в систему элементы экспертной системы, призванные сократить объем необходимых размышлений конструктора над CAD-системой как инструментом и минимизировать издержки неоптимальной последовательности работы над моделью, типичные для существующих параметрических CAD-систем. Программный пакет Solid Works глубоко развивает данный подход. Программный пакет SolidWorks во многом построен на базе технологии SolidWorks Intelligent Feature Technology, сокращенно SWIFT. Это комплекс встроенных экспертных систем, позволяющих на самых ранних этапах проектирования с высокой степенью автоматизации решать задачи оптимизации проекта. Это и инженерный экспресс-анализ (прочность, аэромеханика, кинематика и динамика механизмов), и анализ технологичности (применительно к механической обработке или требований к литью пластмасс), и комплексная проверка соответствия электронного документа выбранным стандартам, а также анализ размерных цепей, проверка собираемости изделия, поиск конфликтов, автоматическая простановка размеров и технологических обозначений, и даже автоматическое создание нового проекта на основе существующего по ряду формальных параметров.

В целом же в новой версии продукта содержится более 250 запрошенных пользователями усовершенствований, а также переработанный и оптимизированный пользовательский интерфейс. Также в SolidWorks существенно повышено быстродействие при работе со сложными сборками, добавлены новые функции анализа работоспособности сборок, улучшена работа с чертежами, добавлены новые типы сопряжений.

2.2 Пользовательский интерфейс

В отличие от многих других приложений САПР, созданных для работы на графических станциях с ОС UNIX и уже впоследствии переписанных под Windows, SolidWorks стал первой системой твёрдотельного параметрического моделирования, изначально предназначенной для использования на персональных компьютерах под управлением наиболее распространенных в то время операционных систем Windows 95 и Windows NT. При этом возможности твёрдотельного моделирования, реализованные в системе, вполне сопоставимы с возможностями систем «тяжёлого» класса, работающих на платформе UNIX. SolidWorks «играет» точно по принятым в Windows правилам, к их числу которых можно отнести многооконный режим работы, поддержка стандарта «drag and drop», настраиваемый пользователем интерфейс, использование буфера обмена и полная поддержка технологии OLE Automation. Являясь стандартным приложением Windows, SolidWorks прост в использовании и, что особенно важно, лёгок в изучении. И разработчики при создании системы совершенно оправданно заявляли, что «если Вы уже знаете Windows, то можете смело начинать проектирование с помощью SolidWorks». Самое главное, что даёт конструктору SolidWorks – это возможность работать так, как он привык, не подстраиваясь под особенности используемой компьютерной системы. Процесс моделирования начинается с выбора конструктивной плоскости, в которой будет строится двухмерный эскиз. Впоследствии этот эскиз можно тем или иным способом легко преобразовать в твёрдое тело. При создании эскиза доступен полный набор геометрических построений и операций редактирования. Нет никакой необходимости сразу точно выдерживать требуемые размеры, достаточно примерно соблюдать конфигурацию эскиза. Позже, если потребуется, конструктор может изменить значение любого размера и наложить связи, ограничивающие взаимное расположение отрезков, дуг, окружностей и т.п. Эскиз конструктивного элемента может быть легко отредактирован в любой момент работы над моделью. Пользователю предоставляются несколько различных средств создания объёмных моделей. Основными формообразующими операциями в SolidWorks являются команды добавления и снятия материала. Система позволяет выдавливать контур с различными конечными условиями, в том числе на заданную длину или до указанной поверхности, а также вращать контур вокруг заданной оси. Возможно создание тела по заданным контурам с использованием нескольких образующих кривых (так называемая операция лофтинга) и выдавливанием контура вдоль заданной траектории. Кроме того, в SolidWorks необычайно легко строятся литейные уклоны на выбранных гранях модели, полости в твёрдых телах с заданием различных толщин для различных граней, скругления постоянного и переменного радиуса, фаски и отверстия сложной формы. При этом система позволяет отредактировать в любой момент времени однажды построенный элемент твердотельный модели. Важной характеристикой системы является возможность получения развёрток для спроектированных деталей из листового материала. При необходимости в модель, находящуюся в развёрнутом состоянии, могут быть добавлены новые места сгиба и различные конструктивные элементы, которые по каким-либо причинам нельзя было создать раньше. При проектировании деталей, изготовляемых литьём, очень полезной оказывается возможность создания разъёмных литейных форм. Если для работы необходимо использовать какие-либо часто повторяющиеся конструктивные элементы, на помощь приходит способность системы сохранять примитивы в виде библиотечных элементов. Кроме проектирования твёрдотельных моделей, SolidWorks 97 поддерживает и возможность поверхностного представления объектов. При работе с поверхностями используются те же основные способы, что и при работе с твёрдыми телами. Возможно построение поверхностей, эквидистантных к выбранным, а также импорт поверхностей из других систем с использованием формата IGES. Значительно упрощают работу многочисленные сервисные возможности, такие как копирование выбранных конструктивных элементов по линии или по кругу, зеркальное отображение как указанных примитивов или модели. При редактировании конструктор может возвратить модель в состояние, предшествовавшее созданию выбранного элемента. Это может потребоваться для выполнения каких-либо действий, невозможных в текущий момент.   2.3 Создание эскиза

Процесс создания модели в SolidWorks нaчинaется с постpоения опоpного телa и последующего добaвления или вычитaния мaтеpиaлa. Для постpоения телa пеpвонaчaльно стpоится эскиз констpуктивного элементa нa плоскости, впоследствии пpеобpaзуемый тем или иным способом в твёpдое тело. SolidWorks пpедоствaляет пользовaтелю полный нaбоp функций геометpических постpоений и опеpaций pедaктиpовaния. Основное тpебовaние, пpедъявляемое системой к эскизу пpи paботе с твёpдыми телaми – это зaмкнутость и отсутствие сaмопеpесечений у контуpa.

Пpи создaнии контуpa нет необходимости точно выдеpживaть тpебуемые paзмеpы, самое глaвное нa этом этaпе – зaдaть положение его элементов. Зaтем, блaгодapя тому, что создaвaемый эскиз полностью пapaметpизовaн, можно устaновить для кaждого элементa тpебуемый paзмеp. Кроме того, для элементов, входящих в контур, могут быть зaдaны огpaничения нa paсположение и связи с другими элементами.

2.4 Создание твердотельной пapaметpической модели SolidWorks содеpжит высокоэффективные сpедствa твеpдотельного моделиpовaния, основывaющиеся нa постепенном добaвлении или вычитaнии бaзовых констpуктивных тел. Эскиз для получения бaзового телa может быть постpоен нa пpоизвольной paбочей плоскости. Типовые инстpументы для получения бaзовых тел позволяют выполнить: выдaвливaние зaдaнного контуpa с возможностью укaзaния углa нaклонa обpaзующей; вpaщение контуpa вокpуг оси; создaние твёpдого телa, огpaничивaемого повеpхностью пеpеходa между зaдaнными контуpaми; выдaвливaние контуpa вдоль зaдaнной кpивой; постpоение фaсок и скpуглений paзличного видa; постpоение уклонов; создaние paзличного типa отвеpстий; получение paзвёpтки тел paвномеpной толщины. Основные методы создaния твёpдого телa сочетaют в себе тaкже возможность комбинaции всех пеpечисленных способов кaк пpи добaвлении мaтеpиaлa, тaк и пpи его снятии. Естественный поpядок paботы констpуктоpa без тpудa позволяет создaвaть сложные твёpдотельные модели, состоящие из сотен констpуктивных элементов. Пpи необходимости во вpемя paботы возможно введение вспомогaтельных плоскостей и осей для использовaния в дaльнейших постpоениях. Пapaметpы всех создaнных констpуктивных элементов доступны для изменения, тaк что в любой момент paботы можно изменить пpоизвольный пapaметp эскизa или бaзового телa и выполнить зaтем полную пеpестpойку модели. Кpоме создaния твёpдых тел, в SolidWorks существует возможность постpоения paзличных повеpхностей, котоpые могут быть использовaны кaк для вспомогaтельных постpоений, тaк и сaмостоятельно. Повеpхности могут быть импоpтиpовaны из любой внешней системы или постpоены теми же способaми, что и твёpдые телa (выдaвливaние, вpaщение, пеpеход между контуpaми и т.п.). Допускaется получение слепкa любой из повеpхностей уже постpоенного твеpдого телa. Pежимы визуaлизaции полученной модели позволяют пpосмaтpивaть ее кapкaсное или pеaлистичное изобpaжение. Для повышения кaчествa тониpовaнных изобpaжений могут быть изменены физические хapaктеpистики повеpхности детaли (текстуpы) и нaзнaчены дополнительные источники светa. 2.5 Библиотеки стaндapтных элементов

SolidWorks пpедостaвляет возможности создaния библиотек стaндapтных твеpдотельных моделей. Пpи этом необходимо создaть упpaвляющую тaблицу с пapaметpaми постpоенной модели. Стpочки тaблицы содеpжaт нaбоpы пapaметpов для paзличных типоpaзмеpов. Впоследствие для получения конкpетной детaли тpебуемого типоpaзмеpa достaточно будет выбpaть нужное знaчение из спискa

2.6 Создание сборок SolidWorks предлагает конструктору довольно гибкие возможности создания узлов и сборок. Система поддерживает как создание сборки способом «снизу вверх», т.е. на основе уже имеющихся деталей, число которых может доходить до сотен и тысяч, так и проектирование «сверху вниз». Проектирование сборки начинается с задания взаимного расположения деталей друг относительно друга, причем обеспечивается предварительный просмотр накладываемой пространственной связи. Для цилиндрических поверхностей могут быть заданы связи концентричности, для плоскостей – их совпадение, параллельность, перпендикулярность или угол взаимного расположения. Работая со сборкой, можно по мере необходимости создавать новые детали, определяя их размеры и расположение в пространстве относительно других элементов сборки. Наложенные связи позволяют автоматически перестраивать всю сборку при изменении параметров любой из деталей, входящих в узел. Каждая деталь обладает материальными свойствами, поэтому существует возможность контроля собираемости сборки. Для проектирования изделий, получаемых с помощью сварки, система позволяет выполнить объединение нескольких свариваемых деталей в одну. 2.7 Управление моделью с помощью Дерева Построений

 

Для упрощения работы с трехмерной моделью на любом этапе проектирования и повышения её наглядности в SolidWorks используется Дерево Построений (Feature Manager) в стиле Проводника Windows. Оно представляет собой своеобразную графическую карту модели, последовательно отражающую все геометрические примитивы, которые были использованы при создании детали, а также конструктивные оси и вспомогательные плоскости, на которых создавались двухмерные эскизы. При работе же в режиме сборки Дерево Построений показывает список деталей, входящих в сборку. Обычно Дерево Построений отображается в левой части окна SolidWorks, хотя его положение можно в любой момент изменить. Feature Manager предоставляет мощные средства редактирования структуры модели или узла. Он позволяет переопределять порядок следования отдельных конструктивных элементов либо целых деталей, создавать в пределах детали или сборки несколько вариантов конфигурации какого-либо элемента и т.д. 2.8 Визуализация проектируемых изделий Используемая в SolidWorks технология OpenGL позволяет конструктору практически мгновенно получить высококачественные тонированные изображения деталей или сборок, а также динамически вращать их в режиме реального времени. Причем все это доступно без установки на компьютер дорогостоящих дополнительных графических ускорителей. Кроме того, специальное приложение PhotoWorks даёт возможность создавать фотореалистические изображения построенных объектов. Таким образом, рекламные изображения будущего изделия вполне можно подготовить еще до момента его изготовления. Для того, чтобы представить изделие наиболее наглядно (например, при подготовке презентационного фильма), можно показать входящие в него детали или сборки рассечёнными несколькими плоскостями, оставив при этом неизменными их геометрические параметры.
2.9 Генерация чертежей После того, как конструктор создал твёрдотельную модель детали или сборки, он может автоматически получить рабочие чертежи с изображениями всех основных видов, проекций, сечений и разрезов, а также с проставленными размерами. SolidWorks поддерживает двунаправленную ассоциативную связь между чертежами и твердотельными моделями, так что при изменении размера на чертеже автоматически перестраиваются все связанные с этим размером конструктивные элементы в трехмерной модели. И наоборот, любое изменение, внесенное в твердотельную модель, повлечет за собой автоматическую модификацию соответствующих двумерных чертежей. В SolidWorks поддерживается выпуск чертежей в соответствии со стандартами ANSI, ISO, JIS и рядом других. Для оформления чертёжно-конструкторской документации в полном соответствии с ЕСКД рекомендуется использование применение SolidWorks. 2.10 Поддержка технологии OLE

 

Как уже говорилось выше, в SolidWorks полностью поддерживается технология компании Microsoft, известная как OLE (связывание и встраивание объектов). Эта программная технология позволяет связывать твёрдотельные модели, сборки или чертежи, созданные с помощью SolidWorks, с файлами других приложений, что значительно расширяет возможности автоматизации процесса проектирования. С помощью технологии OLE можно использовать информацию, полученную в других приложениях Windows, для управления моделями и чертежами SolidWorks. Например, размеры модели могут быть рассчитаны в специальных математических приложениях и переданы в SolidWorks. Можно управлять размерами деталей с помощью таблиц Microsoft Excel, задавая различные по конфигурации и габаритам варианты (то есть формировать таблицы стандартизованных изделий). Электронные таблицы также могут быть использованы для составления спецификации на сборочную единицу. 2.11 Импорт и экспорт данных Моделирование и получение чертёжно-конструкторской документации – это лишь один из этапов на пути от принятия решения о проектирования изделия до выпуска готовой продукции. Поэтому необходимо обеспечить доступ других приложений CAD/CAM к созданной в SolidWorks твёрдотельной модели. Система поддерживает обмен информацией через следующие стандартные форматы: ·          IGES, наиболее распространенный формат обмена между системами объёмного моделирования; ·          X_T, формат для обмена с системами объёмного моделирования, использующими геометрическое ядро Parasolid; ·          SAT, формат для обмена с системами объёмного моделирования, использующими геометрическое ядро ACIS; ·          STL, формат для обмена с системами быстрого прототипирования (стереолитографическими системами); ·          DXF для обмена данными с различными чертёжно-графическими системами; ·          DWG для обмена данными с AutoCAD; ·          VRML для обмена данными проектирования через Internet. 2.12 Приложения к SolidWorks SolidWorks Corporation тесно сотрудничает с другими компаниями, чьи продукты дополняют SolidWorks. Продукты третьих фирм дают пользователю возможность, например, рассчитать прочностные характеристики будущей детали с помощью метода конечных элементов или же подготовить управляющую программу для оборудования с ЧПУ, не покидая привычную для него среду SolidWorks. К числу партнёров SolidWorks Corporation относятся такие известные компании – разработчики CAD/CAM/CAE решений, как ANSYS, Delcam plc., Surfware Incorporated, Structural Research & Analysis Corporation, The Mac-Neal-Schwendler Corporation и многие другие. Например, для анализа прочностных характеристик конструкции с помощью метода конечных элементов может быть использована специальная версия системы COSMOS – COSMOS/Works для SolidWorks. При этом нет необходимости импортировать геометрию детали в это расчётное приложение, так как оно использует ту же математическую модель, что и сам SolidWorks. Аналогичным образом (то есть без конвертирования данных) может выполняться подготовка управляющих программ для обработки созданных в SolidWorks моделей на оборудовании с ЧПУ.
3. Новые возможности программного комплекса SolidWorks 2010