С.Л. Новокщенов А.Ю. Бойко А.М. Гольцев

С.И. Антонов

ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ НА КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ Solidworks

Учебное пособие

Воронеж 2007

ГОУВПО «Воронежский государственный

технический университет»

С.Л. Новокщенов А.Ю. Бойко А.М. Гольцев

С.И. Антонов

ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

НА КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ solidworks

Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2007

УДК 681.3.062:621.396.6

Основы разработки конструкторско-технологической документации на кузнечно-штамповочное оборудование с применением solidworks: учеб. пособие/ С.Л. Новокщенов, А.Ю. Бойко, А.М. Гольцев, С.И. Антонов. Воронеж: ГОУВПО “Воронежский государственный технический университет”, 2007. 182 с.

Учебное пособие соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование», специальности 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением» по дисциплине «Программное обеспечение проектирования КПО» очной формы обучения.

Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе Microsoft Word и содержится в файле “SolidWorks 2007.doc”

Табл. 11., Ил. 160. Библиогр.: 4 назв.

Научный редактор профессор В.М. Пачевский

Рецензенты: кафедра «Теоретической и прикладной механики» Российского Государственного Открытого Технического Университета Путей Сообщения;

д-р техн. наук, проф. А.Н. Осинцев

© Новокщенов С.Л., Бойко А.Ю.,

Гольцев А.М.,

Антонов С.И., 2007

© Оформление. ГОУВПО

«Воронежский государственный

технический университет», 2007

Оглавление введение

Ускорение выпуска изделий, необходимость сокращения материальных затрат на их изготовление обуславливают жесткие требования к качеству и гибкости подготовки производства. Выполнение этих требований в современных условиях невозможно без применения вычислительной техники на всех этапах подготовки производства, начиная с конструкторского проектирования, на котором с помощью современных ЭВМ решают различного рода вычислительные задачи и задачи автоматизированной разработки и выполнения конструкторско-технологической документации.

На большинстве современных машиностроительных предприятиях, продукция которых ориентирована на экспорт, наибольшее распространение получила САПР SolidWorks, которая на сегодняшний день является универсальной трехмерной графической средой, сочетающей в себе графический редактор и программы инженерных расчетов. Изучению основ работы в которой посвящено настоящее учебное пособие.

Глава 1. Интерфейс пользователя solidworks. Основные понятия и приемы работы

1.1. Интерфейс пользователя SolidWorks

SolidWorks является конструкторской системой твердотельного параметрического моделирования машиностроительных конструкций специально разработанной для использования на персональных компьютерах под управлением операционной системы Windows. Основное назначение системы SolidWorks:

1. передача пространственной параметрической модели детали или сборки в партнерские системы инженерных расчетов для их анализа.

2. наглядность обозрения проектируемого объекта в параллельной, центральной или аксонометрической проекции и с анимацией при необходимости. В процессе работы конструктор мыслит в трехмерном пространстве объемными телами, а не чертежами.

3. частичная автоматизация черчения, так как трехмерная модель позволяет автоматически получать все виды, разрезы и сечения, которые образмериваются на чертеже средствами графического редактора чертежей с учетом стандартов ЕСКД, т.е. нет необходимости отдельного вычерчивания видов, разрезов и сечений.

4. полное математическое описание поверхности детали обеспечивает информационно-программный интерфейс с автоматизированной системой технологической подготовки производства и планирование последовательности переходов и ходов при обработке детали и построение эквидистантных поверхностей с припуском на обработку.

5. моделирование, оптимизацию и визуализацию процесса обработки на экране монитора при доводке УП для станков с ЧПУ; моделирование процессов литья под давлением пластмасс и легких сплавов, а также процесс литья с учетом фазовых переходов и др.

6. наглядное представление последовательности сборки в виде разнесенных деталей сборочной единицы с их нумерацией.

Приложение SolidWorks изначально строилось с учетом последних достижений в области информатики. И с первых же шагов в программе появился многофункциональный относительно простой интерфейс пользователя. С развитием SolidWorks, наиболее существенные с точки зрения пользователя, изменения касались, прежде всего, интерфейса базового приложения и расширение возможностей базового приложения с появлением Plus-версий.

Весной 1993 г. под поручительство ведущих промышленных предприятий и влиятельных лиц США был взят банковский кредит, и начата разработка первой версии SolidWorks. Корпорация SolidWorks была основана в США в штате Массачусетс, где и поныне располагается её штаб-квартира.

В основу коллектива SolidWorks Corp. вошли специалисты в области 3D параметрического моделирования, имевшие на тот момент уже большой практический опыт работы в других компаниях этого профиля, а также в машиностроении. При составлении технического задания на разработку программы авторы SolidWorks постарались заложить в его концепцию все самые передовые на тот момент идеи, большинство из которых ещё не было реализовано ни в одной из существовавших тогда САПР. Собственно, тенденция бурного развития персональных компьютеров в начале 90-х г.г. стала необходимым и достаточным условием для появления нового поколения САПР для ПК, что во многом определило перспективы дальнейшего развития этих систем. Если до середины 90-х г.г. системы 3D моделирования были дорогим удовольствием, поскольку функционировали исключительно на рабочих станциях в среде UNIX, то с появлением сравнительно недорогих и в то же время высокопроизводительных процессоров Intel Pentium и AMD, эта проблема была снята. Это обусловило массовый спрос на САПР нового поколения и, в частности, - на SolidWorks.

Риск неудачи был велик, но полтора года кропотливой работы увенчались тем, что 25 декабря 1995 года на Рождество увидела свет первая версия системы SolidWorks, которая была названа по номеру текущего года - SolidWorks 95.

Отличительные особенности SolidWorks 95 - адаптивная связь между деталями, сборками и чертежами, а также 100 % параметризация. Эта версия сразу же получила несколько престижных наград за новаторство в области САПР-технологий. К слову сказать, именно в этой версии впервые появилось дерево конструирования FeatureManager, отображающее иерархию модели и дающее возможность редактирования, как отдельных геометрических примитивов, так и перемещения во времени по структуре модели. Это сейчас подобное графическое представление модели уже стало своеобразным стандартом и используется во всех без исключения системах 3D моделирования. Так, постепенно развиваясь, SolidWorks приобрел интуитивно понятный интерфейс (рис. 1).

SolidWorks 97	SolidWorks 97 Plus
SolidWorks 2001	SolidWorks 2004

Рис. 1. Наиболее характерные этапы развития

интерфейса пользователя SolidWorks

Тогда же это был прорыв в будущее, и сделали его скромные авторы SolidWorks 95. Но это было только начало. Двухполюсный мир так называемых систем "нижнего" и "верхнего" уровней замер в ожидании появления принципиально нового класса САПР. Через полгода после появления SolidWorks 95, а именно 23 июня 1996 г., выходит очередная версия - SolidWorks 96, которая была признана лучшей САПР 1996 г. на выставке AUTOFACT'96. Эта версия сразу же возглавила список Windows-подобных систем 3D моделирования, которые одна за другой, как грибы, стали появляться в то время на еще не сформировавшемся окончательно рынке САПР "среднего уровня".

1 января 1997 г. выходит в свет SolidWorks 97 - новый шедевр SolidWorks Corp. Эта версия SolidWorks впервые нашла применение в отечественной промышленности. Начиная с 1997 г. уже можно говорить о появлении принципиально нового класса программных продуктов - САПР "среднего уровня" (Рис. 3). SolidWorks перенял у "лёгких" систем открытость интерфейса и доступную цену, а у "тяжёлых" - великолепные возможности 3D моделирования (к слову сказать, SolidWorks построен на геометрическом ядре Parasolid, т.е. на том же ядре, что и Unigraphics). 3 августа 1997 г. появляется SolidWorks 97 Plus. В это самое время длившиеся с начала года переговоры между руководством SolidWorks Corp. и Dassault Systemes завершаются подписанием соглашения о переходе права собственности на SolidWorks к Dassault. Но, несмотря на пессимистичные прогнозы скептиков о том, что "CATIA удушит SolidWorks", этого не только не происходит, но наоборот - SolidWorks выходит на новый уровень развития: разработчики поворачиваются лицом к европейскому рынку и что особенно приятно - к России. 24 марта 1998 г. выходит SolidWorks 98 - на русском языке! Русифицирован не только пользовательский интерфейс (меню, окна, справка), но и техническая документация.

SolidWorks становится первой и до сих пор единственной зарубежной САПР, переведённой на русский язык собственными силами разработчика. Тенденции роста интереса к SolidWorks в России приводят к тому, что, несмотря на тяжелый августовский кризис, в начале октября 1998 г. открывается офис компании SolidWorks Russia. 20 октября того же года выходит в свет SolidWorks 98 Plus - очередная новая версия уже полюбившейся в народе системы. Эта версия SolidWorks, наряду с импортными стандартами, поддерживает ЕСКД, как самостоятельный чертёжный стандарт! До сих пор подобная функциональность не реализована ни в одной импортной CAD-системе, кроме SolidWorks. В течение последующих 4-х лет выходят версии SolidWorks 99, 2000, 2001, 2001 Plus и, наконец, в конце прошлого года - SolidWorks 2003.

Характерной особенностью каждой новой версии SolidWorks по-прежнему остается одновременный выпуск программы по всему миру сразу более чем на 10 языках (в том числе и на русском). Функциональные возможности SolidWorks крепнут с каждой новой версией: твердотельное и поверхностное моделирование, возможность обмена геометрическими моделями с любыми существующими на рынке системами, работа с большими сборками и многое, многое другое. Такова история развития SolidWorks. Но она ещё не дописана до конца: в этом году нас ожидает очередная версия, в которой, надеемся, будет ещё проще и интересней работать, потому что: SolidWorks - это система комплексной автоматизации проектирования и подготовки производства

Анализируя мировые тенденции развития САПР, и прослеживая аналогии с серединой 90-х годов (см. предыдущую главу), когда CAD-системы среднего уровня одержали уверенную победу над 2D-системами, можно сделать вывод, что сейчас наблюдается очередной качественный переход в развитии 3D моделирования в сторону единых интегрированных решений. Появилась новая градация в позиционировании САПР на рынке - комплексные системы. Безусловно, ярчайшим представителем этого направления является SolidWorks 2003.

Время неумолимо бежит вперед, постоянно наращивая обороты. Прогресс вопреки всему и несмотря ни на что меняет рамки привычного. Еще несколько месяцев тому назад мы встречали новый 2003-й год, а вместе с ним и SolidWorks 2003. И вот пришло время SolidWorks 2004.

начале июля SolidWorks Corp. анонсировала новую версию всей линейки программ SW-2004 и выпустила официальный релиз SolidWorks 2004 во второй половине августа этого года. По традиции, новая версия содержит более 250 принципиальных изменений и новшеств по сравнению с предыдущей версией, которые затрагивают самые различные аспекты проектирования деталей, сборок и оформления чертежей. Вот лишь некоторые из них:

- проектирование пресс-форм

- проектирование сварных конструкций

- легковесные подсборки и чертежи

- встроенная библиотека материалов (плотность, тип штриховки, текстура и т.д.)

- автоматическая расстановка позиций на чертеже и многое другое...

В процессе разработки новой версии специалисты SolidWorks Corp. особое внимание уделили повышению производительности системы и устойчивости ее работы. Благодаря этому SolidWorks 2004 работает в 15 раз быстрее всех существующих аналогов, позволяя вращать текстурированные модели фотореалистического качества в режиме реального времени. Используя новые возможности режима работы с большими сборками и легковесными чертежами, SolidWorks 2004 открывает сборку из 10 000 деталей всего за 30 секунд и в течение 10 секунд создает на нее аннотированный чертеж.

За прошедшие десять лет пакет SolidWorks стал настолько популярен в мировом инженерном сообществе, что его по праву можно назвать "народной системой". С 1995 по 2003 г. SolidWorks внедрён более чем на 30 тысячах промышленных предприятий; свыше 4000 высших учебных заведений по всему миру используют SolidWorks для подготовки студентов. Начиная с декабря 1995 года, когда увидела свет первая версия, системой SolidWorks оснащено уже более 200 тысяч инженерных рабочих мест, что говорит само за себя. SolidWorks является на настоящий момент бесспорным лидером среди пакетов 3D моделирования, как в России, так и зарубежом.

Такие качества, как интуитивно понятный интерфейс, русификация и поддержка ЕСКД, предопределяют успех внедрения SolidWorks на предприятиях отечественной промышленности. Именно поэтому, выбирая SolidWorks в качестве базовой САПР, предприятие получает не только хороший, качественный и функциональный набор программ, но и ориентируется на самые передовые технологии, ставшие стандартом де-факто для автоматизированного проектирования во всём мире.

Методология разработки конструкторской документации (КД) в SolidWorks подразумевает следующую концепцию проектирования (рис. 2).

Формообразование твёрдого тела в SolidWorks начинается с создания тем или иным способом базового тела. Возможности SolidWorks по созданию сборок позволяют соединять сотни и тысячи разнотипных деталей, как в отдельные узлы, так и в целые конструкции. Прямо в контексте сборки могут создаваться новые детали или редактироваться уже существующие. Взаимное расположение деталей, входящих в конструкцию, задаётся с помощью пространственных связей. Проверка на наличие взаимных пересечений деталей позволяет значительно снизить вероятность того, что узел после его изготовления в металле или пластмассе вдруг “не соберется”.

модель	сборка	чертеж

Рис. 2. Последовательность разработки КД

На основе спроектированной твёрдотельной модели детали или сборки могут быть получены рабочие чертежи с изображениями всех основных видов, проекций, сечений и разрезов, а также проставлены основные размеры. При этом поддерживается двунаправленная ассоциативная связь между чертежами, моделями и сборками. При изменении размера на чертеже автоматически перестраиваются все связанные с этим размером конструктивные элементы в модели, и наоборот.

Конечной целью конструкторского проектирования, как правило, является создание сборочных единиц изделия. Сборку в SolidWorks можно создавать, используя методы проектирования снизу вверх, сверху вниз или комбинацию этих двух методов.