Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Информационно-измерительная техника и технологии» И.Н. Савёлов И.Б. Третьяк КОНСТРУИРОВАНИЕ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ Методическое пособие по выполнению лабораторных работ Минск БНТУ 2011 Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Информационно-измерительная техника и технологии» И.Н. Савёлов И.Б. Третьяк КОНСТРУИРОВАНИЕ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ Методическое пособие по выполнению лабораторных работ для студентов специальностей 1-38 02 01 «Информационно-измерительная техника», 1-38 02 03 «Техническое обеспечение безопасности», 1-38 02 04 «Спортивная инженерия», 1-54 01 02 «Методы и приборы контроля качества и диагностики состояния объектов» Минск БНТУ 2011 УДК 621.396.6 ББК 32.844я7 С 12 Р е ц е н з е н т ы : Ю.А. Бумай, А.Н. Крутилин С 12 Савёлов, И.Н. Конструирование радиоэлектронной аппаратуры: методическое пособие по выполнению лабораторных работ для студентов специ- альностей 1-38 02 01 «Информационно-измерительная техника», 1-38 02 03 «Техническое обеспечение безопасности», 1-38 02 04 «Спортивная инженерия», 1-54 01 02 «Методы и приборы контроля качества и диагностики состояния объектов» / И.Н. Савёлов, И.Б. Третьяк. – Минск: БНТУ, 2011. – 70 с. ISBN 978-985-525-460-8. Предназначено для студентов дневной и заочной форм обучения. Распространяется на изучение порядка выполнения твердотельно- го моделирования различных устройств радиоэлектронной аппарату- ры и разработки конструкторской документации с помощью САПР Solid Works. Излагаются указания по выполнению цикла лабораторных работ. Описание каждой лабораторной работы содержит краткие теоретиче- ские сведения, достаточные для того, чтобы студент усвоил сущность предстоящей работы, освоил методику ее выполнения и имел возмож- ность самостоятельно решить поставленные в ней задачи. УДК 621.396.6 ББК 32.844я7 ISBN 978-985-525-460-8  Савёлов И.Н., Третьяк И.Б., 2011  БНТУ, 2011 3 Введение Процесс создания нового изделия требует значительного времени и материальных затрат и включает в себя две основ- ные стадии — проектирование и изготовление. Проектирование изделия — это процесс создания ком- плекта технических документов, необходимых для изготовле- ния изделия, а конечный результат процесса проектирования изделия — создание комплекта конструкторской документа- ции, предназначенной для изготовления изделия. Он включает в себя как текстовые, так и графические документы. И если разработка текстовых документов никогда не представляла проблем, то разрабатывать графические документы (чертежи) всегда было сложно. Чертеж содержит различные типы информации: чертеж де- тали — сведения о конструктивных формах, размерах, чистоте обработки поверхностей (шереховатости), покрытии, матери- але и др.; сборочный чертеж изделия со спецификацией — сведения о конструктивных формах, размерах, перечне вхо- дящих в изделие деталей, материалах и др. Однако основой чертежа во всех случаях является информация о конструктив- ных формах изделия. Причем желательно, чтобы эта инфор- мация обладала максимальным уровнем наглядности, а для этого необходимо применение трехмерных изображений. Однако на трехмерных изображениях сложно поместить другой тип информации. Поэтому в основу чертежа были по- ложены двухмерные изображения изделия, количество и со- став которых регламентируются государственным стандар- том. Это позволяет размещать на чертеже всю необходимую информацию, но в значительной степени снижает его уровень наглядности. Поэтому в особо ответственных случаях двух- мерные чертежи стали дополнять трехмерными изображения- ми (главным образом — аксонометрическими проекциями). С развитием компьютерной техники построение наглядных изображений перестало быть проблемой. Заказчики все чаще 4 стали включать в договоры с проектно-конструкторскими ор- ганизациями требования поместить в разрабатываемые доку- менты трехмерные изображения. Однако обычные трехмер- ные изображения, в частности аксонометрические проекции, позволяют создать трехмерное изображение только в выбран- ном направлении проецирования, то есть изображение, полу- ченное с некоторой конкретной точки обзора. В то же время могут представлять интерес изображения объекта, получен- ные с других точек обзора. Дополнение двухмерного чертежа изделия множеством трехмерных изображений, полученных с различных точек обзора, не приемлемо, поэтому был создан особый тип трехмерных изображений — твердотельная мо- дель. Твердотельная модель представляет собой трехмерное изображение пространственного объекта, полностью имити- рующее его физико-механические свойства и позволяющее определить числовые характеристики объекта — массу, мо- менты инерции и др. Благодаря этому такую модель можно произвольно поворачивать и рассматривать ее конструктив- ные формы с любой точки обзора, рассекать и рассматривать конструктивные формы внутренних элементов и т. д. Практически сразу твердотельные модели стали использо- ваться в проектно-конструкторской работе. Опыт конструиро- вания изделий в пространственной форме показал их исклю- чительно высокую эффективность. Однако роль двухмерных чертежей, особенно в сфере производства, не уменьшилась, поэтому возникла проблема связи между твердотельными мо- делями и двухмерными чертежами. В конечном итоге это при- вело к формированию технологии создания проектно-конст- рукторской документации, на первом этапе которой создается твердотельная модель объекта, а на втором — ее двухмерные чертежи в автоматическом режиме. Существует ряд конструкторских систем общего и специ- ального назначения, реализующих эту технологию. По всеоб- щему признанию, одной из лучших является конструкторская система SolidWorks. 5 Лабораторная работа № 1 НАЧАЛО РАБОТЫ В ПРОГРАММЕ SOLIDWORKS Цель работы: знакомство с SolidWorks, изучение особен- ностей интерфейса и приемов работы. Общие сведения Система автоматизированного проектирования SolidWorks — это система трехмерного проектирования, использующая гра- фический интерфейс Windows. SolidWorks построена по модульному принципу, который обеспечивает возможность гибкого построения интегрирован- ного комплекса автоматизации процессов проектирования: ин- женерного анализа, технологической подготовки производ- ства, оптимизируя его состав и функциональность в соответ- ствии с решаемыми задачами и финансовыми возможностями предприятия или пользователя. В основе системы находится базовый модуль, который со- держит функции для проектирования деталей и сборок в трех- мерном пространстве, создания двухмерных чертежей деталей и сборок по их трехмерным прототипам, оформления кон- структорской документации в соответствии с требованиями различных систем стандартов, обмена документами с другими конструкторскими системами, а также для решения ряда дру- гих задач. К нему по мере необходимости могут подключаться специализированные модули, предназначенные для решения прикладных задач, которых насчитывается более 300. В их числе имеются модули управления проектом, кинематическо- го анализа, проектирования трубопроводов, проектирования пресс-форм, механообработки, разводки электрических кабе- лей, создания трехмерных моделей печатных плат и фотореа- листичных изображений, обмена данными через веб-страницы, 6 автоматической генерации спецификаций, библиотеки стандарт- ных изделий, расчета размерных цепей, расчета на прочность, аэрогидродинамических расчетов и др. Кроме того, в SolidWorks по готовой объемной модели детали или сборки можно проводить различные инженерные расчеты: • подсчитывать массы деталей или сборок, определять мо- менты инерции относительно различных осей и т. п.; • рассчитывать отдельные детали или детали, находящиеся в сборке, на прочность методом конечных элементов; • проводить анимацию собранного узла; • рассчитывать кинематику и динамику звеньев механизма и т. д. Формообразование твердого тела в SolidWorks начинается с создания тем или иным способом базового объемного тела. Обычно сначала рисуется эскиз, создается основание, а затем в модель добавляются многочисленные элементы. При этом SolidWorks обеспечивает возможность редактирования любо- го элемента модели в любой момент времени. Можно сколько угодно совершенствовать чертеж добавляя, изменяя элементы и их порядок. Возможности SolidWorks по созданию сборочных единиц позволяют соединять множество разнотипных деталей как в отдельные узлы, так и в целые конструкции. Прямо в контек- сте сборочной единицы могут создаваться новые детали или редактироваться уже существующие. На основе спроектированной твердотельной модели детали или сборочной единицы автоматически могут быть получены рабочие чертежи с изображениями всех основных видов, про- екций, сечений и разрезов, а также проставлены основные раз- меры. При этом поддерживается ассоциативная связь между чертежами, моделями и сборками – при внесении изменений в чертеж автоматически перестраиваются все связанные с этим размером конструктивные элементы в модели и сборочной единице, и наоборот. 7 Запуск SolidWorks Запуск SolidWorks в операционной системе Windows про- изводится запуском файла sldworks.exe из папки SolidWorks, активизацией логотипа данного приложения или вызо- вом любого из графических файлов SolidWorks. С помощью появившегося рабочего окна программы мож- но либо создать файл SolidWorks – кнопка , либо открыть созданный ранее – кнопка . При создании нового файла появляется диалоговое окно, в котором необходимо выбрать тип будущего файла: деталь (Part), сборочная единица (Assembly) или чертеж (Drawing). В SolidWorks каждая деталь, сборка или чертеж называется документом. При сохранении документов, в зависимости от их типа, файлам присваиваются следующие расширения: Тип документа Расширение файла Деталь .SLDPRT Сборочная единица .SLDASM Чертеж .SLDDRW Рабочее окно SolidWorks Рабочее окно SolidWorks представлено на рис. 1.1 и состо- ит из оболочки SolidWorks, содержащей основное меню, па- нели инструментов и строку состояния и окна документа, раз- деленного на две части, – непосредственно графическую зону 8 и информационно-управляющую область. На экране может быть открыто одновременно несколько окон документов. Их распо- ложение и размеры настраиваются с помощью раздела «Окно» (Window) основного меню и кнопок , расположенных в правом верхнем углу рамки документа. Если открыто не- сколько документов SolidWorks, можно использовать комби- нацию клавиш Ctrl+Tab для переключения между ними. Начало координат Управляющая область Графическая область Панель инструментов Окно документа Строка состояния Рис. 1.1. Рабочее окно SolidWorks Главное меню программы обеспечивает доступ ко всем имеющимся командам. Быстрый доступ ко множеству различных инструментов и команд возможен с помощью контекстного меню, появляю- щегося при нажатии правой кнопки мыши (ПК). Содержание контекстного меню зависит от места наведения курсора. Выполнять многие часто используемые команды также мож- но с помощью кнопок, расположенных на панелях инструмен- 9 тов. Любую из них можно вызвать или убрать с экрана нажа- тием ПК на любой из кнопок уже имеющихся панелей. Ряд кнопок инструментов не вынесен на панели. Отобра- зить их (или скрыть неиспользуемые кнопки) можно при по- мощи диалогового окна Настройка, вызываемого из списка панелей. Строка состояния, расположенная внизу экрана, выводит справочную информацию, содержание которой зависит от те- кущего режима. Информационно-управляющая область (рис. 1.2) располага- ется с левой стороны рабочей зоны и содержит несколько вкла- док: дерево конструирования Feature Manager, менеджер свойств Property Manager, менеджер конфигураций Configuration Manager. Полоса отката Менеджер конфигураций Configuration Manager Дерево конструирования Feature Manager Менеджер свойств Property Manager Рис. 1.2. Информационно-управляющая область В дереве конструирования Feature Manager отображается последовательность построения объекта. 10 При добавлении элемента к проектируемой модели название этого элемента сразу же появляется в дереве Feature Manager. При разработке сложных моделей список элементов может быть очень большим. Чтобы иметь возможность ориентиро- ваться в нем, целесообразно переименовывать элементы по мере их появления в дереве конструирования. Для этого мож- но воспользоваться контекстным меню либо выполнить двой- ной медленный щелчок левой кнопкой мыши (ЛК) на имени элемента. Для элементов следует подбирать названия, отра- жающие характеристику выполненного действия. Дерево конструирования Feature Manager и окно графиче- ской области динамически связаны, то есть выбор элементов, эскизов, чертежных видов и вспомогательной геометрии мож- но производить не только в области рисования, но и в дереве Feature Manager. В дереве Feature Manager используются следующие услов- ные обозначения: • Символ «+» слева от имени элемента указывает на нали- чие вложенных связанных с ним элементов, например эски- зов. Для развертывания элемента и отображения его содержа- ния достаточно нажать на знак «+». При этом знак «+» заме- няется на знак «–», на который нажимают, чтобы вернуть первоначальный вид дереву. Примечание. Двойной шелчок на имени эскиза выводит на экран все размеры, связанные с этим эскизом. Причем размеры, созданные пользова- телем, отображаются черным цветом, а размеры, созданные програм- мой, – синим. • Символ «+» слева от имени эскиза указывает на его пе- реопределенность, то есть на наличие лишних размеров или взаимосвязей. • Символ «–» слева от имени эскиза указывает на его недоопределенность, то есть на недостаток размеров или вза- имосвязей. • Символ «?» слева от имени эскиза указывает на невоз- можность его определения. 11 • Символ слева от имени детали или сборки в верхней части Feature Manager сидетельствует о наличии в них оши- бок, которые следует устранить. • Символ указывает на элемент, из-за которого произо- шла ошибка. • Символ слева от имени элемента указывает на необходимость регенерации (перерисовки) модели, которая осуществляется инструментом стандартной панели. Также дерево конструирования Feature Manager предостав- ляет следующие функциональные возможности: • корректировка типа и количества света, освещающего модель (папка Освещение (Lighting)); • задание материала детали; • выбор, отображение либо скрытие любой из стандартных плоскостей; • отображение либо скрытие начала координат; • временный возврат модели в любое из предыдущих со- стояний с помощью полосы отката. Для этого достаточно пе- реместить полосу отката – широкая желтая линия (см. рис. 1.2) по дереву конструирования. Когда модель в состоянии отката, можно добавлять новые элементы или редактировать суще- ствующие. Использование отката применяют при анализе по- сле-довательности создания модели, устранении ошибок или при вставке новых элементов. В SolidWorks вместо отдельных диалоговых окон, появляю- щихся на экране при выполнении команд и заслоняющих гра- фическую область, используют менеджер свойств Property Manager. Он выводится в справочно-информационной области и отображает диалоговые окна вызванных команд. С помощью Property Manager можно задать свойства (положение в прост- ранстве, размеры, взаимосвязи) для выбранного элемента при черчении или для трехмерной детали (глубину вытяжки, угол поворота и т. д.), корректировать сопряжения при создании сборочных единиц, выполнять корректировку чертежей. 12 Последовательность работы в SolidWorks Работа в SolidWorks начинается с создания трехмерных моделей отдельных деталей. Затем созданные детали сопря- гаются в сборку. Чертежи как для отдельных деталей, так и для сборок создаются автоматически. SolidWorks позволяет произвести оформление чертежей в соответствии с требова- ниями стандартов ЕСКД. Также предусмотрена возможность перевода чертежей в формат .DWG и открытия их для даль- нейшей корректировки средствами AutoCADа. Создание модели детали Процесс создания модели детали состоит из шести основ- ных действий, которые регулярно повторяются до тех пор, пока не будет полностью создана требуемая модель: 1. Выбор рабочей плоскости для создания эскиза. 2. Разворот выбранной плоскости к экрану – кнопка . 3. Переход в режим эскиза – кнопка . 4. Рисование эскиза инструментами одноименной панели. 5. Задание размеров и (или) ограничений – кнопки и . 6. Создание трехмерного элемента инструментами панели «Элементы». Выбор рабочей плоскости объекта Создание новой детали или сборки начинается с выбора плоскости расположения эскиза. В SolidWorks по умолчанию определены три плоскости, выровненные по стандартным видам и имеющие точку пересечения в начале координат (рис. 1.3). 13 Плоскость Top (Сверху) Плоскость Right (Сбоку) Плоскость Front (Спереди) Рис. 1.3. Стандартные плоскости SolidWorks Плоскость, выбранная первой для рисования (рабочая плос- кость), определит ориентацию детали в пространстве. В дальнейшем можно поменять ориентацию детали в про- странстве. Для этого выполняют следующую последователь- ность действий: 1. Разворачивают модель в требуемое положение. 2. Из основного меню выбирают «Вид→Изменить→Ориен- тация вида» или нажимают кнопку на панели «Вид» (View). 3. В появившемся диалоговом окне «Ориентация» выбира- ют название текущего вида. 4. Нажимают на кнопку . При этом все стандартные виды обновятся относительно выбранного. При дальнейшей работе с моделью помимо стандартных в качестве рабочих плоскостей для эскиза можно выбирать плоские грани модели либо с помощью кнопки панели «Спра-вочная геометрия» (Reference Geometry) создавать новые плос-кости на базе существующих. Переход в режим эскиза После выбора рабочей плоскости с помощью кнопки переходят в режим двумерного эскиза, в котором выполняют рисование контура объекта. 14 Об установлении режима эскиза можно судить по несколь- ким признакам: • в правом верхнем углу графической области появляется знак ; • в дереве конструирования Feature Manager прописывает- ся новый объект: ; • активизируется панель «Инструменты эскиза»; • в графической области отображается «Исходная точка эскиза» – точка с координатами (X = 0, Y = 0, Z = 0). Примечание: именно с исходной точки отсчитываются координаты курсора, которые отображаются в строке состояния. При создании эс- киза рисунок рекомендуется размещать с привязкой к этой точке. Создание эскиза Первый созданный трехмерный элемент любой детали в SolidWorks называется «Основанием» (Base) и является заго- товкой, к которой в процессе конструирования последова- тельно добавляются новые элементы: выступы, вырезы, скругления, фаски, сгибы, ребра жесткости и т. п. Материал можно удалять с заготовки, а можно наращивать новый. На начальном этапе создания основания выполняют его эс- киз – двумерное изображение характерного сечения, из кото- рого в дальнейшем будет формироваться объем. Эскиз выполняется с помощью кнопок панели «Инструмен- ты эскиза». Не следует стремиться сразу выполнить сложный эскиз, так как это затруднит работу по его редактированию. Дополни- тельные элементы рациональнее добавить либо удалить при работе с объемным изображением. Требования, предъявляемые SolidWorks к выполняемым эс- кизам, приведены в табл. 1.1. 15 Таблица 1.1 Требования к выполняемым эскизам Контур эскиза должен быть замкнут Не должно быть перекрываю- щихся элементов, то есть начерченных поверх других Контур эскиза не должен со- держать самопересечений Следующий этап на стадии вычерчивания эскиза – задание размеров и ограничений. Размеры добавляются с помощью универсальной для всех размеров кнопки панели «Эскиз» (Sketch). Черчение эскиза упрощается и ускоряется за счет примене- ния ограничений расположения и формы элементов. Щелчок по кнопке панели «Взаимосвязи и виды» (Sketch Relations) открывает диалоговое окно «Добавить геометриче- ские ограничения». В SolidWorks не обязательно, чтобы эскиз был полностью определен с помощью размеров и ограничений. Определить эскиз можно и в процессе дальнейшей работы. Однако это приводит к ошибкам на более поздних стадиях. Добавление размеров и ограничений к эскизу – не обязательное, но полез- ное правило. При этом следует учитывать, что размеры и 16 ограничения не должны дублировать друг друга. Это приведет к многочисленным ошибкам при дальнейшем перестроении. Для отображения и редактирования существующих ограниче- ний служит кнопка . Полностью определенный эскиз позволит избежать появ- ления ошибок в работе, особенно если в дальнейшем в модель придется внести серьезные изменения. Чтобы отобразить степень определенности эскиза, в SolidWorks принята кодировка цветом, значение которой при- ведено в табл. 1.2. Таблица 1.2 Кодировка цветом Цвет эскиза Значение Черный Полностью определенный объект Красный Переопределенный объект (ошибка): существуют конфликтные или повторные размеры или взаи- мосвязи Синий Недоопределенный объект: в эскизе отсутствуют некоторые размеры и/или взаимосвязи Розовый Решение не найдено (нельзя создать элемент) Желтый Некорректное решение: недопустимая геометрия, например, нулевая длина линии, дуга нулевого радиуса или самопересекающийся сплайн Примечание. В связи с изложенным выше не рекомендуется произво- дить перенастройку стандартных цветов эскиза. В SolidWorks объектная привязка курсора настраивается в разделе «Эскиз – взаимосвязи/привязки» диалогового окна «На- стройки пользователя», вызываемого командой «Параметры» меню «Инструменты» или кнопкой панели «Стандарт- 17 ная». В процессе черчения привязка осуществляется автома- тически, при этом около курсора появляется подсказка о воз- никающей привязке (табл. 1.3). Таблица 1.3 Когда выбираются различные ин- струменты эскиза или нанесения раз- меров, рядом с указателем появляется соответствующий символ. На рис. 1.4 показаны указатели следующих ин- струментов: «Прямоугольник», «Окружность», «Сплайн», «Точка», «Отсечь», «Удлинить» и «Размер», но существуют и многие другие. Во время рисования программа SolidWorks отслеживает выполняемое действие и отображает линии формирования, позволяющие работать более эффективно. Например, штрихо- вые линии выравнивают указатель с нарисованными до этого Рис. 1.4. Указатели некоторых инструментов 18 линиями или точками. Когда конечная точка любой создаваемой линии будет выровнена с другой уже нарисованной точкой, данное выравнивание отобража- ется штриховой линией формирования (рис. 1.5). Это помогает выравнивать ко- нечные точки относительно друг друга, тем самым позволяя рисовать без масш- табной сетки. Создание трехмерного элемента После выполнения эскиза приступают к формированию объ- ема модели: получению основания на первой стадии и созда- нию бобышки (Boss) или выреза (Cut) на последующих. Для работы с объемом модели служат инструменты панели «Эле- менты» (Features). Существуют четыре способа получения объемной модели из эскиза. Элементы можно создавать путем вытяжки (Extrude/ вытянутая бобышка) – кнопка , поворота вокруг осевой линии (Revolve/повернутая бобышка) – кнопка , передви- жения созданного эскиза вдоль произвольной кривой (Sweep/ по траектории) – кнопка , перехода между сечениями раз- личных форм, расположенных в пространстве (Loft/элемент по сечениям) – кнопка . В процессе дальнейшей работы можно добавлять материал к созданной заготовке, выполнять различные отверстия, вырезы, скругления, фаски и т. п. Также программа позволяет производить разнообразные проектно- технические расчеты выполняемых моделей. По умолчанию, вытяжка объема производится в одном направлении от плоскости создания эскиза. Изменить исход- ное направление вытяжки можно с помощью кнопки «Реверс Рис. 1.5. Отображение выравнивания 19 направления». Изменить способ вытяжки можно путем выбо- ра иных граничных условий. До вершины Граничное условие «До вершины» (рис. 1.6) ограничивает глубину вы- тяжки перпендикуляром, проведенным из заданной вершины на направле- ние вытяжки. До поверхности Граничное условие «До поверхно- сти» (рис. 1.7) работает практически так же, как и условие «До вершины», но торец бобышки вплотную при- мы-кает к выбранной поверхности. Аналогично работает и граничное условие «На расстоянии от поверх- ности». С помощью этого условия можно остановить вытяжку на указанном расстоянии от за- данной поверхности. При этом торец бобышки будет паралле- лен выбранной поверхности. Через все Граничное условие «Через все» (рис. 1.8) вытягивает элемент от плос- кости эскиза через всю существую- щую геометрию, как показано на ри- сунке. Торец бобышки срезается по перпендикуляру, опущенному из край-ней точки модели на направле- ние вытяжки. Рис. 1.6. Граничное условие «До вершины» Рис. 1.7. Граничное условие «До поверхности» Рис. 1.8. Граничное условие «Через все» 20 От средней поверхности Граничное условие «От средней поверхности» (рис. 1.9) вытягивает бобышку на одинаковые расстояния в обоих направлениях от плоскости эскиза. Расстояния «А» равны между собой и равны параметру «Глубина». Уклон Уклон (рис. 1.10) задается в граду- сах между общим направлением вы- тяжки и боковой поверхностью. При уклоне внутрь эскиз торца бобышки получается меньше эскиза основания, при уклоне наружу – больше. Буквой «А» обозначен угол уклона. Тонкостенный элемент Тонкостенный элемент (рис. 1.11) создает бобышку, которая состоит из тонкой стенки с открытыми торцами. Параметр «Толщина» задает толщину стенки. Параметр «Тип» опре-деляет, как именно будут фор- мироваться стенки элемента. Торцевая пробка «Торцевая пробка» позволяет как бы заткнуть открытый с торцов тонкостенный элемент. Параметр «Тол-щина пробки» задает толщину листа материала, используемого для пробки. На рис. 1.12 показан разрез цилиндра с торцевой пробкой. Рис. 1.9. Граничное условие «От средней поверхности» Рис. 1.10. Уклон Рис. 1.11. Тонкостенный элемент Рис. 1.12. Разрез цилиндра с торцевой пробкой 21 До следующей Это граничное условие производит вырез по направлению выреза до пер- вой встреченной грани или поверхно- сти. На рис. 1.13 показана П-образная модель, к одной из «ножек» которой применена операция выреза «До сле- дующей». В результате прямоуголь- ное отверстие образовалось лишь в одной «ножке» модели. Переставить сторону для выреза По умолчанию вырез производит- ся ВНУТРИ вырезаемого эскиза. Этот параметр используется, если надо убрать материал СНАРУЖИ эскиза. На рис. 1.14, А показан вырез по умолчанию, а на рис. 1.14, В – вырез с использованием параметра «Пере- ставить сторону для выреза». Редактирование модели SolidWorks позволяет производить корректировку эскизов и элементов вытяжки на любом этапе создания модели. Вернуться в созданный ранее эскиз для корректировки мож- но, указав на соответствующий раздел в дереве конструирова- ния, вызвав с помощью ПК контекстное меню и выбрав в нем раздел «Редактировать эскиз». Вернуться в режим модели по- сле корректировки эскиза можно с помощью кнопки «Перерисовать» стандартной панели инструментов. Для корректировки граничных условий в контекстном ме- ню следует выбрать пункт «Редактирование определения». Рис. 1.13. Операция выреза «До следующей» Рис. 1.14. Использование выреза 22 Создание сборочной единицы После создания объемных макетов деталей приступают к формированию сборочной единицы. Для этого создают файл сборки и в него последовательно перемещают созданные де- тали. Для установки их в требуемые позиции на каждую де- таль задают ряд сопряжений. При этом на любом этапе созда- ния сборки можно выполнять корректировку расположения и формы деталей. Существующая связь между деталями и сбор- ками позволяет сохранять все внесенные изменения. Оформление рабочих и сборочных чертежей В SolidWorks применяется автоматизированное получение чертежей по созданным моделям деталей и сборок. При этом допускается самостоятельное редактирование чертежей, вне- сение видов, разрезов, надписей и т. п. Имеется множество шаблонов, выводящих различные виды основных надписей, форматов и спецификаций. З а д а н и е 1. Изучить теоретическую часть работы. 2. Выполнить индивидуальное задание и сохранить его под названием Lab01 в собственной папке. 3. Ответить на контрольные вопросы теста. 23 Лабораторная работа № 2 ФОРМООБРАЗОВАНИЕ ТВЕРДОГО ТЕЛА В SOLIDWORKS Цель работы: ознакомиться с приемами создания объем- ной модели с применением операций вытяжки на примере мо- делирования фланца (рис. 2.1). Рис. 2.1. Фланец Порядок выполнения работы Создание базового элемента – основания (кнопки ) Открыть новую деталь. В дереве конструирования Feature Manager выбрать про- фильную плоскость. Используя кнопку панели «Стандартные виды», раз- вернуться выбранной плоскостью к экрану. Нажав кнопку панели «Эскиз», зайти в режим эскиза. 24 Пользуясь инструментом панели «Инструменты эски- за», из точки начала координат нарисовать окружность произ- вольного размера. Примечание. При работе в Solid Works рекомендуется производить при- вязку эскиза к началу координат – точке пересечения трех стандартных плоскостей, отображенных в дереве конструирования Feature Manager. Проактивизировав инструмент панели «Эс- киз» , выбрать контур созданной окруж- ности и указать место размещения размера на поле эскиза (рис. 2.2). Примечание. Инструмент «Размер» является универсальным. Програм- ма автоматически определяет тип размера в зависимости от выбранных элементов эскиза. Двойным щелчком ЛК на размере вызвать диалоговое окно для корректировки значения размера. Примечание. В зависимости от глобальных настроек программы после создания размера диалоговое окно для его корректировки может появляться автоматически. Ввести значение 18 мм. Полученный эскиз должен выглядеть следую- щим образом (рис. 2.3). Используя инструмент панели «Элемен- ты», начать создание основания. Примечание. Вытяжку эскиза можно представить как создание объ- емной фигуры из плоской путем вытягивания ее контура в направлении оси Z с заполнением получившегося объема материалом. Так, например, вытягивая окружность, получают цилиндр, из прямоугольника получают параллелепипед и т. д. В появившемся диалоговом окне Менеджера свойств (Property Manager) задать граничные условия: • величина вытяжки 37 мм; • условие вытяжки – на заданное расстояние. Закончить процесс создания основания нажатием кноп- ки . Рис. 2.2 Рис. 2.3 25 В результате выполненных действий должен получиться цилиндр диаметром 18 мм и длиной 37 мм (рис. 2.4). А Рис. 2.4 Создание внутреннего отверстия (кнопки ) 1. Активизировать инструмент выбора , расположен- ный на панели «Эскиз». 2. Выбрать плоскость А. 3. Используя кнопку панели «Стандартные виды», раз- вернуться выбранной плоскостью к экрану. 4. Нажав кнопку панели «Эскиз», перейти в режим эс- киза. 5. Пользуясь инструментом панели «Инструменты эскиза» , из точки начала координат нарисовать окружность про- извольного размера. 6. Активизировав инструмент панели «Эс- киз 1», выбрать контур вновь созданной окружности и указать место размещения раз- мера на поле эскиза. 7. Ввести значение 15 мм (рис. 2.5). Рис. 2.5 26 8. Используя инструмент панели «Элементы», присту- пить к созданию выреза. Примечание. Вырез – это операция, обратная вытяжке. Если при вы- тяжке объем, заполненный материалом, создавали, вытягивая эскиз, то при создании выреза убирают материал из уже созданной модели. Вырезы применяются как для создания отверстий различной формы, так и для создания канавок, проточек, срезов и т. д. 9. Задать граничные условия: • величина выреза 30 мм; • условие выреза – на заданное расстояние. Примечание 1. Для того чтобы можно было проследить за направлени- ем выреза или вытяжки, на операциях создания объема рекомендуется ис- пользовать инструмент «Изометрия» панели «Стандартные виды». Примечание 2. Изменить направление выреза можно выполнив щелчок ЛК на маркере направления в поле чертежа либо установив флажок на опции «Реверс направления» в диалоговом окне. 10. Переименовать созданный элемент в дереве конструи- рования. Присвоить название «Глухое отверстие» (рис. 2.6). Б Рис. 2.6 Создание сквозного отверстия (кнопки ) 1. Активизировать инструмент выбора , расположен- ный на панели «Эскиз». 2. Выбрать плоскость Б. 27 3. Используя кнопку панели «Стандартные виды», раз- вернуться выбранной плоскостью к экрану. 4. Нажав кнопку панели «Эскиз», перейти в режим эс- киза. 5. Пользуясь инструментом панели «Ин- струменты эскиза» из точки начала координат нарисовать окружность. 6. Ввести значение диаметра 12 мм (кнопка ), рис. 2.7. 7. Используя инструмент панели «Элементы», создать вырез со следующим граничным условием: условие выреза – через все. 8. Переименовать созданный элемент в дереве конструиро- вания. Присвоить название «Сквозное отверстие» (рис. 2.8). В Г Рис. 2.8 Создание наружного выступа с помощью дополнительной плоскости (кнопки ) 1. Вызвать инструмент панели «Вспомогательная геометрия» или последовательно выполнить команды меню «Встав-ка → Справочная геометрия → Плоскость» (рис. 2.9). Рис. 2.7 28 2. Выбрать опцию «Расстояние сме- щения» и ввести расстояние до плоско- сти 2 мм. 3. Выбрать торец В детали (при этом его название отобразится на красном по- ле диалогового окна). 4. В случае необходимости установить флажок на реверсе направления. 5. Созданная плоскость отобразится в дереве конструирования. Переименовать ее, присвоив название «Вспомогательная плоскость». 6. Используя кнопку панели «Стандартные виды», развернуться со- зданной плоскостью к экрану. 7. Нажав кнопку панели «Эскиз», перейти в режим эскиза. 8. Пользуясь инструментом пане- ли «Инструменты эскиза», из точки начала координат нарисовать окруж- ность произвольного размера. 9. Вызвать значение диаметра 20 мм (рис. 2.10). 10. Так как заполнять материалом внут- реннюю часть детали не нужно, то вытя- гиваемый контур должен иметь вид коль- ца, внутренний контур которого дублирует наружную поверх- ность уже имеющейся детали. 11. Выбрать кромку Д существующей детали и, активизи- ровав инструмент «Преобразование подобия» панели «Ин- струменты эскиза», создать в плоскости эскиза контур, соот- ветствующий отпечатку отображаемой поверхности. Рис. 2.9. Диалоговое окно Рис. 2.10 Д 29 12. Используя инструмент панели «Элементы», создать вытяжку со следующими граничными условиями: • условие выреза – на расстояние от поверхности; • расстояние 9 мм; • поверхность – выбрать задний торец Г детали. 13. В результате получается следующая деталь (рис. 2.11). Е К Рис. 2.11 14. Переименовать созданный элемент в дереве конструи- рования. Присвоить название «Наружная вытяжка». Создание фасок (кнопка ) 1. Выбрать инструмент фаска панели «Элементы». 2. В появившемся окне задать значение фаски 1 мм и угол 45°. 3. Выбрать кромки Е и К, вместо которых предполагается выполнить фаски. Примечание. Выбранные кромки отображаются в окне выбора. При необходимости выбор любой из них можно отменить удалив ее из окна выбора или еще раз нажав на ней в поле детали. 4. Нажать . 5. Полученная деталь должна выглядеть так (рис. 2.12). 30 Л Рис. 2.12 6. Переименовать созданный элемент в дереве конструиро- вания. Присвоить название «Фаски наружные». Создание выступа (кнопки ) 1. Активизировать инструмент выбора . 2. Выбрать плоскость Л. 3. Используя кнопку панели «Стандартные виды», раз- вернуть выбранной плоскостью к экрану. 4. Нажав кнопку панели «Эскиз», перейти в режим эс- киза. 5. Указать поочередно кромки М и Н и с помощью инструмента «Преобра- зование подобия» панели «Инструменты эскиза» преобразовать их в окружности (рис. 2.13). 6. Используя инструмент «Осевая ли- ния» панели «Инструменты эскиза», нарисовать из начала координат ось про- извольной длины. М Н Рис. 2.13 31 7. Активизировать инструмент и выбрать вновь создан- ную ось. 8. Включить инструмент динамического зеркального отобра- жения панели «Инструменты эскиза». 9. Используя инструмент «Линия» панели «Инструмен- ты эскиза», нарисовать произвольную вертикальную линию между окружностями М и Н. Примечание. Так как включен режим зеркального отображения, вторая линия, симметричная относительно оси, будет создана автоматически. 10. Выключить режим зеркального отображения, отжав кноп- ку . 11. Задать размер между линиями 6 мм. 12. Используя инструмент панели «Инструменты эски- за», удалить лишние части эскиза. 13. Используя инструмент панели «Элементы», создать вытяжку на расстояние 16 мм (рис. 2.14). Рис. 2.14 14. Переименовать созданный элемент. Присвоить имя «Вы- ступ». Н П О 32 Создание скруглений (кнопка ) 1. Выбрать инструмент скругление панели «Элементы». 2. В появившемся окне задать значение радиуса 1 мм. 3. Выбрать кромки Н, О и П, вместо которых предполага- ется выполнить скругления (рис. 2.15). Рис. 2.15 Примечание. Для разворота детали в пространстве достаточно нажать и удерживать в нажатом состоянии колесо (скрол) мыши или поль-зоваться инструментом панели «Вид». 4. Нажать . Создание отверстия под заклепку (кнопки ) 1. В дереве конструирования выбрать горизонтальную плос- кость. 2. Развернуть выбранной плоскостью к экрану (кнопка ). 3. Перейти в режим эскиза (кнопка ). 4. Нарисовать произвольно расположенное отверстие (кноп- ка ). 5. Используя инструмент панели «Взаимосвязи эски- за», вызвать окно задания взаимосвязей (геометрических ограничений). 33 6. Выбрать центр окружности и начало коорди- нат (рис. 2.16). Примечание. При выборе элементов их название отобра- жается на красном поле диалогового окна. Если необходимо удалить какой-либо элемент, следует еще раз выбрать его в поле чертежа либо, выделив его название в диалоговом окне, нажать клавишу «Delete» на клавиатуре. 7. Установить взаимосвязь «Горизонтальность». 8. Выйти из режима создания взаимосвязей. 9. Задать размеры в соответствии с рисунком (кнопка ). 10. Произвести вырез сквозного отверстия (кнопка ). 11. Создать фаску величиной 0,5 мм на кромке отверстия (кнопка ). З а д а н и е 1. Изучить теоретическую часть работы. 2. Ответить на контрольные вопросы теста. 3. Выполнить рассмотренный пример и сохранить его под названием Lab02. 4. Выполнить индивидуальное задание. Внимание! Создание индивидуальных моделей произ- водить строго по размерам чертежа в масштабе 1:1. Рис. 2.16 34 Лабораторная работа № 3 ТЕЛА ВРАЩЕНИЯ В SOLIDWORKS Цель работы: ознакомиться с приемами создания объем- ной модели вращением вокруг оси профиля, созданного в ре- жиме эскиза, на примере моделирования крышки (рис. 3.1). Рис. 3.1. Крышка Порядок выполнения работы Создание контура (кнопки ) 1. Открыть новую деталь. 2. В дереве конструирования выбрать фронтальную плос- кость. 3. Нажав кнопку , зайти в режим эскиза. 4. Пользуясь инструментами , и , создать эс- киз профиля вращения, обязательно используя привязку к началу координат (рис. 3.2). 35 Рис. 3.2 Примечание. Рекомендуется создавать замкнутый контур эскиза. В противном случае программа самостоятельно создаст линию между начальной и конечной точками. 5. Используя кнопку панели «Элементы», произвести вращение. Угол поворота 360°. Создание внутреннего выреза (кнопки ) 1. Используя кнопку , создать фронтальный разрез де- тали. 2. В дереве конструирования выбрать фронтальную плос- кость. 3. Нажав кнопку , начать создание нового эскиза. 4. Используя инструменты , и , изобразить за- мкнутый контур (рис. 3.3). Примечание. Чтобы не загромождать рисунок размерами, для линий А и Б назначена взаимосвязь «Равенство». 5. Используя инструмент панели «Элементы» и введя значение угла поворота 360°, создать отверстие. 36 А Б Рис. 3.3 6. Переименовать созданный элемент в дереве конструиро- вания. Присвоить название «Внутреннее отверстие». 7. Используя кнопку , выйти из режима «Разрез». Создание фаски (кнопки ) При работе с внутренними (скрытыми) контурами удобно использовать каркасное представление модели (инструмент ). Чтобы вернуться в обычный режим используется ин- струмент (с отображенными кромками) или (без кро- мок) (рис. 3.4). При отсутствии рассматриваемых кнопок ин- струментов на панели «Вид» они вызываются с помощью раз- делов меню «Инструменты – Настройка – Команды – Вид». 37 Рис. 3.4 1. Нажав кнопку , перейти в каркасное представление детали. 2. Выбрать инструмент «Фаска» панели «Элементы». 3. В появившемся окне задать значение фаски 1 мм и угол 45°. 4. Выбрать кромки А и Б, вместо которых предполагается выполнить фаски. 5. Нажать ОК. Примечание. Выбранные кромки отображаются в окне выбора. При необходимости выбор любой из них можно отменить, удалив ее из окна выбора или еще раз нажав на ней в поле детали. 6. Переименовать созданный элемент в дереве конструиро- вания. Присвоить название «Фаски внутренние». Создание кольцевой канавки (кнопки ) 1. В дереве конструирования выбрать фронтальную плос- кость. 2. Используя кнопку , развернуться выбранной плос- костью к экрану. 38 3. Нажав кнопку , перейти в представление детали без кромок. 4. Нажав кнопку , начать создание нового эскиза. 5. Используя инструменты , и , нарисовать контур канавки (рис. 3.5). Рис. 3.5 6. Используя инструмент панели «Элементы» и введя значение угла поворота 360°, создать кольцевую канавку. 7. Переименовать созданный элемент в дереве конструиро- вания. Присвоить название «Канавка». 8. Перейти в режим отображения детали с кромками (кнопка ). 9. Выбрав кромки В и Г, создать фаски величиной 1 мм под углом 45°. 10. Переименовать созданный элемент в дереве конструи- рования. 11. Присвоить название «Фаски канавки». В Г 39 Создание выемки (рис. 3.6) (кнопки , , , , , , ) 1. Выбрать плоскость Д (рис. 3.6) и кнопкой развер- нуться выбранной плоскостью к экрану. Д Е Ж И Рис. 3.6 2. Нажав кнопку , зайти в режим эскиза. 3. Выбрать кнопку для вычерчивания дуги из заданно- го центра и нарисовать дугу в соответствии с рис. 3.7. а б в Рис. 3.7 4. С помощью кнопки задать радиус дуги 1 мм. 5. Для создания замкнутого контура эскиза, выбрать кром- ку К (рис. 3.7, а) и с помощью кнопки получить изобра- жение окружности в рабочей плоскости. К 40 6. Используя кнопку , удалить лиш- ние участки окружности (рис. 3.8). 7. Нажав кнопку панели «Элемен- ты», выполнить отверстие с граничным условием – до поверх- ности. В качестве поверхности выбрать торец Ж (см. рис. 3.6). Создание массива элементов (кнопки ) 1. Нажать кнопку ось панели «Спра- вочная геометрия». 2. В появившемся диалоговом окне вы- брать вариант задания пространственной оси – «цилиндрическая/коническая поверх- ность» – и указать поверхность И (см. рис. 3.6). 3. Нажав кнопку ОК, завершить построе- ние пространственной оси. 4. Для создания кругового массива эле- ментов выбрать кнопку панели «Эле- менты». 5. В появившемся диалоговом окне (рис. 3.9) указать следующие параметры: • массив оси – вновь созданная ось; • суммарный угол – 360°; • количество экземпляров – 24 шт.; • равный шаг – вкл.; • копировать элементы – выемка Е; • геометрический массив – вкл. 6. Завершить создание массива, нажав кнопку . Рис. 3.8 Рис. 3.9. Диалоговое окно 41 З а д а н и е 1. Изучить теоретическую часть работы. 2. Выполнить рассмотренный пример и сохранить его под названием Lab_03. 3. Выполнить индивидуальное задание. 4. Ответить на контрольные вопросы теста. Внимание! Создание моделей производить строго по размерам чертежа в масштабе 1:1. 42 Лабораторная работа № 4 ЛИСТОВОЙ МЕТАЛЛ Цель работы: ознакомиться с приемами выполнения сги- бов (рис. 4.1). Рис. 4.1 Порядок выполнения работы Создание основания (кнопки ) 1. Открыть новую деталь. 2. В дереве конструирования выбрать горизонтальную плос- кость. 3. Нажав кнопку , развернуться выбранной плоскостью к экрану и зайти в режим эскиза (кнопка ). 4. Пользуясь инструментом , из начала координат нарисовать вертикальную осевую линию произвольной дли- ны. 43 5. Зайти в режим зеркального отображе- ния (кнопка ). 6. Используя кнопки и панели «Инструменты эскиза», создать эскиз в со- ответствии с рис. 4.2. 7. На панели «Элементы» выбрать ин- струмент и произвести вытяжку на рас-стояние 1 мм. Создание сквозного отверстия (кнопки ) 1. Выбрать плоскость А (рис. 4.3). А Рис. 4.3 2. Нажав кнопку , развернуться выбранной плоскостью к экрану и зайти в режим эскиза (кнопка ). 3. С помощью инструментов и создать эскиз отверстия (рис. 4.4). 4. Вырезать сквозное отверстие (кнопка ). Рис. 4.2 Рис. 4.4. Эскиз 44 Создание сгиба (кнопки ) 1. Прежде чем приступить к гибке детали, ей надо присво- ить статус листового металла. Для этого выбрать одну из плос- костей детали и вызвать команду «Сгибы» панели «Листовой металл» – . 2. Проверить и, если необходимо, скорректировать содер- жание появившегося диалогового окна. Это диалоговое окно определяет параметры гибки, которые будут приниматься по умолчанию. Примечание. В результате проведенных действий в дереве конструи- рования создается ряд элементов, необходимых для сохранения парамет- ров сгибов: 3. Выбрать одну из плоских граней созданной детали. При этом будет выдано сообщение, что на настоящий момент сги- бов в детали нет. 4. Нажав кнопку , развернуться выбран- ной плоскостью к экрану и зайти в режим эски- за (кнопка ). 5. С помощью и и привязки курсо- ра к кромкам детали, нарисовать сгиб в соот- ветствии с рис. 4.5. 6. Активизировать инструмент «Нарисован- ный сгиб» панели «Листовой металл». 7. В появившемся диалоговом окне устано- вить граничные условия в соответствии с рис. 4.6. Рис. 4.5 45 Плоскость, относительно которой будет производиться гибка Вид гибки Угол сгиба Радиус гибки Рис. 4.6. Диалоговое окно 8. Так как в создаваемой детали предусматривается несколь- ко сгибов, созданный сгиб переименовать в название «Одиноч- ный сгиб». Создание множественных сгибов (кнопки ) 1. Остальные сгибы этой детали можно выполнить одновре- менно, так как, они выполняются в одном направлении и на одинаковый угол. С помощью инструментов и со- здать эскизы сгибов (рис. 4.7). 2. Активизировать инструмент «Нарисованный сгиб» панели «Листовой металл». 3. Переименовать созданный элемент в «Множественные сгибы». 46 Рис. 4.7 З а д а н и е 1. Изучить теоретическую часть работы. 2. Выполнить рассмотренный пример и сохранить его под названием Lab_04. 3. Выполнить индивидуальное задание. 4. Ответить на контрольные вопросы теста. Внимание! Создание моделей производить строго по размерам чертежа в масштабе 1:1. 47 Лабораторная работа № 5 СОЗДАНИЕ МОДЕЛЕЙ ПО ПРОМЕЖУТОЧНЫМ СЕЧЕНИЯМ Цель работы: ознакомиться с приемами создания объемной модели с использованием сечений на дополнительных плоско- стях, а также выполнением тонкостенных оболочек моделей. Общие сведения Команда «По сечениям» создает элемент путем построения переходов между профилями. Элементы по сечениям (основа- ния, бобышки, поверхности и вырезы) создаются по двум или более отдельным эскизам, которые располагаются в различных плоскостях. В качестве плоскостей можно использовать как три основные плоскости, так и новые, создаваемые с помощью ко- манды «Вставка – Справочная геометрия – Плоскость». Также элемент по сечениям можно создать, используя два или несколько профилей и одну или несколько направляющих кривых для соединения профилей. Профили могут быть плос- кими или неплоскими. Направляющие кривые помогают управ- лять создаваемыми промежуточными профилями. В качестве направляющей кривой можно использовать осевую линию. Рассмотрим использование моделирования по промежуточ- ным сечениям на примере создания крышки (рис. 5.1). Рис. 5.1. Крышка 48 Порядок выполнения работы Создание контура по промежуточным сечениям (кнопки ) 1. Открыть новую деталь. 2. В дереве конструирования Feature Manager выбрать гори- зонтальную плоскость и переименовать ее. Присвоить назва- ние «Начало». 3. Используя кнопку панели «Вспомогательная гео- метрия», создать плоскость, параллельную данной и находя- щуюся на расстоянии 1 мм. Присвоить ей название «1 мм». Примечание. Рекомендуется переименовать все создаваемые плоско- сти (табл. 5.1). Таблица 5.1 Геометрическая характеристика эскизов Название плоскости Расстояние до преды- дущей плоскости, мм Диаметр окружности эскиза, мм Начало (бывшая гори- зонтальная) – 10 1 мм 1 13 2 мм 1 14 10 мм 8 10 17 мм 7 14 4. Аналогично создать еще три плоскости (всего должно получиться пять рабочих плоскостей). 5. Выбрать плоскость «Начало» в дереве конструирования. 6. Используя кнопку , развернуться выбранной плос- костью к экрану. 7. Нажав кнопку , зайти в режим эскиза. 49 8. Пользуясь инструментами и , создать окруж- ность диаметром 10 мм с центром в начале координат. 9. Нажав кнопку , выйти из режима эскиза. 10. Аналогично выполнить эскизы в виде окружностей в остальных плоскостях (см. табл. 5.1), рис. 5.2. Рис. 5.2 11. Активизировав инструмент панели «Элементы», произвести создание детали по сечениям. Для этого в графи- ческой области или в дереве конструирования последователь- но указать все созданные эскизы. Примечание. Названия и последовательность выбранных эскизов отображаются в окне «Профиль». Изменить их очередность можно с помощью стрелок «вверх» и «вниз». 12. Нажав кнопку , завершить создание элемента по се- чениям Создание оболочки (кнопка ) 1. Выбрать из панели «Элементы» инструмент «Оболоч- ка» . 50 2. Выбрать плоскость А – плоскость, со стороны которой будет производиться съем материала (рис. 5.3). А Рис. 5.3 3. Ввести толщину оболочки 0,5 мм. 4. Нажав кнопку , завершить создание оболочки. Создание выреза (кнопки ) 1. В дереве конструирования Feature Manager выбрать фрон- тальную плоскость, развернуться выбранной плоскостью к экрану (кнопка ) и зайти в режим эскиза (кнопка ), рис. 5.4. Б В Г Рис. 5.4 51 2. Для более удобной работы включить режим каркасного отображения модели (кнопка ). 3. Нарисовать осевую линию (кнопка ) и прямые Б и В (кнопка ). 4. Используя кнопку , начертить дугу, касательную к прямой В и заканчивающуюся на оси. 5. Вызвать режим простого зеркального отображения (кноп- ка ) и выбрать созданные элементы. 6. Задать размеры на начерченные элементы в соответ- ствии с рис. 5.4 (кнопка ). 7. Используя кнопку , выбрать внутреннюю кромку Г. 8. Используя кнопку , создать кривую, параллельную данной кривой, на расстоянии 0,8 мм (смещение внутрь дета- ли, в случае необходимости включить параметр «реверс»). 9. Аналогично продублировать вторую кромку детали. 10. С помощью кнопки замкнуть контур эскиза. Лиш- ние участки отсечь инструментом . 11. Выполнить сквозное отверстие (кнопка ). Граничное условие – от средней поверхности. Расстояние через все вы- брать визуально на экране, предварительно развернувшись с помощью кнопки . 12. Присвоить вырезу название «Первый вырез» Копирование эскиза (кнопки ) 1. В дереве конструирования выбрать профильную плос- кость, развернуться ею к экрану и зайти в режим эскиза. 52 2. С помощью кнопки панели «Инструменты эскиза» нарисовать ось детали. 3. В дереве конструирования элемент «+» раскрыть у названия «Первый вырез», выделить соответствующий эскиз и, удерживая нажатой кнопку Crtl клавиатуры, переместить выделенный эскиз в поле модели. 4. В случае необходимости активизировать кнопку па- нели «Инструменты эскиза» и последовательно переместить или вращать вставленный эскиз, указав базовую точку. 5. Выполнить сквозное отверстие. Граничное условие – че- рез все в двух направлениях. 6. Сохранить полученную деталь под названием Lab_05. З а д а н и е 1. Изучить теоретическую часть работы. 2. Ответить на контрольные вопросы теста. 3. Выполнить рассмотренный пример. 4. Выполнить индивидуальное задание. Внимание! Создание моделей производить строго по размерам чертежа в масштабе 1:1. 53 Лабораторная работа № 6 СОЗДАНИЕ МОДЕЛЕЙ ПЕРЕМЕЩЕНИЕМ СЕЧЕНИЯ ВДОЛЬ ТРАЕКТОРИИ Цель работы: ознакомиться с приемами создания объем- ной модели путем перемещения созданного сечения вдоль пространственной траектории. Общие сведения При использовании команды «По траектории» создается ос- нование, бобышка, вырез или поверхность путем перемеще- ния профиля (сечения) по заданному направлению согласно следующим правилам: • при создании основания или бобышки по траектории про- филь сечения должен быть замкнутым; для моделирования эле- мента поверхности по траектории профиль может быть за- мкнутым или разомкнутым; • направление может быть разомкнутым или замкнутым; • направление может быть линией, одной либо множеством из нарисованных кривых, содержащихся в одном эскизе, про- странственной кривой (например, геликоид) или множеством кромок модели; • начальная точка направления должна лежать на плоско- сти профиля. Поэтому рекомендуется сначала создавать направление перемещения, а затем – профиль сечения с ука- занием взаимосвязи «точка пронзания»; • ни сечение, ни направление, ни полученный в результате твердотельный элемент не могут быть самопересекающимися. Рассмотрим моделирование элементов перемещением сече- ния вдоль траектории на примере создания пружины (рис. 6.1). 54 Рис. 6.1 Порядок выполнения работы Создание спиральной кривой (кнопки ) 1. Открыть новую деталь. 2. В дереве конструирования Feature Manager выбрать го- ризонтальную плоскость и развернуться ею к экрану (кноп- ка ). 3. Открыть эскиз (кнопка ) и нарисо- вать окружность диаметром 18 мм (кнопки , , рис. 6.2). 4. Используя кнопку панели «Кри- вые», создать спираль со следующими пара- метрами: • определение пружины – по высоте и шагу; • высота – 28 мм; • шаг – 5 мм; Рис. 6.2 55 • начальный угол 0°; • направление навивки – против часовой стрелки; Создание эскиза сечения (кнопки ) 1. В дереве конструирования Feature Manager выбрать профильную плоскость, развернуться ею к экрану (кнопка ). 2. В произвольном месте эскиза зайти в режим эскиза и нарисовать окружность диаметром 3 мм (кнопки , , ). 3. Открыть диалоговое окно задания взаимосвязей (кноп- ка ). 4. Выбрать центр созданной окружности и выполненную ранее спираль и задать взаимосвязь «точка пронзания». 5. Перерисовать созданный эскиз – кнопка . Выполнение перемещения эскиза вдоль траектории (кнопка ) 1. Кнопкой вызвать диалоговое окно создания элемен- та вдоль траектории (рис. 6.3). 2. Задать параметры в соответствии с рис. 6.3. 3. Завершить создание элемента, нажав кнопку . 56 Рис. 6.3. Диалоговое окно Выполнение подрезки витков пружины (кнопки ) 1. В дереве конструирования Feature Manager выбрать фрон- тальную плоскость, развернуться ею к экрану (кнопка ). 2. Зайти в режим эскиза и нарисовать горизонтальную пря- мую, выходящую из центра координат (кнопка ). 3. Вызвать режим создания сквозного отверстия (кноп- ка ), на экране указать направление среза. 4. Аналогично выполнить подрезку второго края пружины. Высота готовой пружины должна составлять 28 мм. 57 З а д а н и е 1. Изучить теоретическую часть работы. 2. Ответить на контрольные вопросы теста. 3. Выполнить рассмотренный пример. 4. Выполнить индивидуальное задание. Внимание! Создание моделей производить строго по размерам чертежа в масштабе 1:1. 58 Лабораторная работа № 7 СБОРОЧНЫЕ ОПЕРАЦИИ Цель работы: ознакомиться с видами сборочных операций. Изучить панель инструментов «Сборка» и основы сборки в программе SolidWorks. Общие сведения SolidWorks, помимо создания отдельных деталей и их черте- жей, позволяет создавать трехмерные сборочные единицы и их чертежи аналогично методам, используемым в машиностроении. Можно построить сложные сборки, состоящие как из отдельных деталей, так и из других сборок, называемых узлами. Ограниче- нием размера сборки является только мощность компьютера. Документы сборки имеют расширение .sldasm. Внутри файла сборки не содержатся детали, входящие в сборку, в нем сохраняются лишь пути, ведущие к файлам мо- делей. Поэтому в случае удаления, перемещения или пере- именования файлов деталей, входящих в сборку, SolidWorks при открытии сборки потребует указать пути к этим файлам. Если требуемая информация не будет представлена, файл сборки не откроется. В SolidWorks имеются многочисленные отличия интерфей- сов при работе с деталями и сборками. Изменяется вид дере-ва конструирования. В нем появляется элемент MateGroup 1 (Группа сопряжений 1), обозначающий область хранения гео- метрических отношений между компонентами сборки. Возле названий компонента может присутствовать условное обозначение в скобках (префикс), предоставляющее информа- цию о состоянии его взаимосвязей с другими компонентами. 59 Первый установленный в сборку компонент по умолчанию фиксируется в пространстве, то есть остальные устанавливае- мые в сборку детали можно перемещать относительно первой. Зафиксированному компоненту в дереве конструирования пред- шествует условное обозначение (f). SolidWorks разрешает освободить или зафиксировать лю- бой из внесенных в сборку компонентов. Для удобной работы рекомендуется, чтобы такой компонент был один. Для компонентов в дереве конструирования возможны сле- дующие варианты состояния (рис. 7.1): • (–) недоопределен – не установлены условия сопряжения с другими деталями; • (+) переопределен – имеются лишние условия сопряжения; • (f) зафиксирован; • (?) не решено – имеются ошибки; • отсутствие префикса означает, что положение компонен- та полностью определено. Рис. 7.1. Варианты состояния Не следует путать небольшие знаки «+/–», расположенные справа от значка детали или элемента со взятым в скобки условным обозначением состояния. Вставка в сборку деталей Lab_02 и Lab_03 1. Создать файл сборки. Для этого последовательно выбрать меню «Файл – Создать – Сборка (Assembly)». 2. Открыть файлы моделей деталей Lab_02.sldprt и Lab_03.sldprt. 3. Все раскрытые окна расположить на экране, например, сверху вниз (Меню «Окно – Отобразить окна сверху вниз»). 4. Курсором выбрать модель Lab_02 в графической части окна детали и переместить ее в графическую часть окна сборки. 60 При этом название модели добавится в дереве конструирования сборки, а сама модель появится в графической области. Так как эта модель перемещена в сборку первой, то по умолчанию, она фиксируется. Остальные элементы добавлять к ней. 5. Курсором выбрать модель Lab_03 в графической части окна детали и переместить в графическую часть окна сборки. 6. Деталь Lab_03 с помощью кнопки расположить от- носительно детали Lab_02 таким образом, чтобы их направле- ния приблизительно соответствовали положению в сборке. 7. Вызвать диалоговое окно задания сопряжений кнопкой . 8. Указать поверхности А и Б (рис. 7.2) и задать для них условие сопряжения – концентричность. Б А Рис. 7.2 Примечания. 1. При выборе объектов следует внимательно следить за формой кур- сора, поясняющей, какой именно элемент может быть выбран в данный момент. 2. Для масштабирования объекта рекомендуется пользоваться кноп- ками и . 3. Для вращения и перемещения устанавливаемого компонента служат кнопки и . 61 4. Для перемещения и вращения сборки применяются кнопки и или используется колесо мыши. 9. Для полного соединения моделей необходимо задать еще одно сопряжение. Для этого необходимо выбрать торцевую поверхность В детали Lab_02 и внутреннюю поверхность Г детали Lab_03 (рис. 7.3). Задать сопряжение – совпадение. р В Г Рис. 7.3 Редактирование детали, входящей в сборку 1. Для редактирования размеров детали Lab_03 найти ее на- звание в дереве конструирования и раскрыть ее содержание, нажав на значок «+». 2. Найти и зайти в режим редактирования эскиза создания внутреннего отверстия (рис. 7.4). д Д Д 62 Рис. 7.4 3. Изменить размер 34 на размер 33 и размер 25 на размер 24 (рис. 7.5). Рис. 7.5 4. Выйти из режима редактирования детали, нажав кноп- ку . З а д а н и е 1. Изучить теоретическую часть работы. 2. Выполнить рассмотренный пример и сохранить его под названием Lab_07.sldasm. 3. Выполнить индивидуальное задание. 4. Ответить на контрольные вопросы теста. 63 Лабораторная работа № 8 ОФОРМЛЕНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ Цель работы: ознакомиться с приемами создания и редак- тирования чертежей в SolidWorks и преобразования их файлов для работы с AutoCad. Общие сведения В SolidWorks основная часть процесса по созданию черте- жей автоматизирована. Можно создавать самые разнообразные виды и разрезы, добавлять различные примечания, условные обозначения, размеры. При этом сохраняется связь чертежа со сборкой и деталями, то есть при их изменении обновляется чертеж, и, наоборот, при корректировке чертежа происходит изменение соответствующих моделей. SolidWorks присваивает файлам чертежей расширение .slddrw. Новый чертеж создается при выборе опции Drawing (Чер- теж) в диалоговом окне создания документа SolidWorks. При этом потребуется дополнительно указать тип основной надпи- си чертежа, который предполагается использовать. В програм- ме имеется набор шаблонов основной надписи, а также предо- ставляется возможность их редактирования и создания соб- ственных. Кроме того, пользователю предоставлена возмож- ность изменять размеры и масштаб листа, а также добавлять дополнительные листы. Окно программы при работе с чертежом отличается от ра- бочего окна при создании модели: дерево конструирования Feature Manager заменяется на Drawing Manager (Менеджер чертежей); появляются две новые панели инструментов – Drawing (Чертеж) и Line Format (Формат линий); имеется воз- 64 можность отобразить на экране линейки, ярлык (ярлыки) и границы листа. Для более производительной работы рекомендуется также вывести на экран панели инструментов Annotation (Примеча- ния) и Align (Выровнять). Настройка параметров листа В SolidWorks все объекты обладают набором определенных свойств, которые могут быть использованы для изменения са- мого объекта и доступ к которым можно получить либо после щелчка правой кнопки мыши, либо из главного меню. Свойства листа чертежа позволяют изменить его масштаб, основную над- пись, размер бумаги и ряд других параметров (рис. 8.1). Рис. 8.1 По умолчанию в SolidWorks используется один лист. При необходимости можно добавить новые листы, если выполнить щелчок ПК на ярлыке существующего листа и выбрать опцию Add (Добавить). 65 Можно также вывести (или убрать) изображение линеек (меню «Вид → флажок Линейки») и рамок вокруг чертежных видов (меню «Инструменты → Параметры → вкладка Наст- ройки пользователя → Чертежи → флажок Отобразить рамки чертежных видов»). Создание проекционных видов На чертежах SolidWorks можно вставить практически лю- бой вид или разрез созданной предварительно и сохраненной модели либо сборки. Начальным этапом процесса создания чертежа является встав- ка трех стандартных видов. Для этого необходимо либо пере- нести на поле чертежа название файла модели из Проводника Windows, либо использовать команду Standard 3 View (3 стан- дартных вида) меню Insert (Вставка) раздела Drawing View (Чер- тежные виды) – одноименная кнопка панели Drawing (Чер- теж), либо отбуксировать мышью значок детали (сборки) из дерева Feature Manager на чертеж. Примечание. Файл модели (сборки) рекомендуется оставить откры- тым, так как он может понадобиться для создания других видов. Дополнительные проекции можно получить, если исполь- зовать команду Projection (Проекция) раздела Drawing View (Чертежный вид) меню Insert (Вставка) – кнопка . В случае, когда проекций на ортогональных плоскостях не- достаточно, используются вспомогательные виды (кнопка ), для задания которых требуется указать кромку плоскости, на которую и будет спроецирован данный вид. Выполнение разрезов При выполнении разреза первоначально требуется создать на виде линию сечения. Это может быть прямая либо ломаная линия. Рисование линии сечения можно выполнять с помощью 66 инструмента (Линия) или (Осевая линия). Затем следует активизировать кнопку (Разрез), произвести настройку па- раметров разреза и указать место его расположения. Местные виды Для выполнения местного вида на проекции необходимо начертить окружность, выделить ее и вызвать команду «Мест- ный вид» (кнопка ). Настройки представления создаваемо- го вида производятся в появившемся диалоговом окне. Выравнивание видов чертежа После выполнения видов, разрезов и т. п. часто возникает необходимость их перемещения при дальнейшем оформлении чертежа. Для этого следует поместить указатель на границу вида для ее подсветки или выбрать вид. Когда указатель при- мет форму , переместить вид в другое место. При этом бу- дут перемещаться также виды, производные от данного. Такое ограничение позволяет легко перемещать виды, сохраняя их выравнивание и проекционные связи. В случае когда выравнивание необходимо отключить (то есть требуется перемещать виды независимо друг от друга), исполь- зуют контекстное меню, вызванное ПК внутри границы вида (не на модели): → опцию «Выровнять» → флажок «Освободить пе- ремещение видов», или выбирают меню «Инструменты» → «Рас- становка видов чертежа» → «Разрыв проекционной связи». Восстановить первоначальное выравнивание вида можно с по- мощью опции «Основная расстановка» из контекстного меню или из раздела «Расстановка видов чертежа» меню «Инструменты». Также проекционные виды можно выровнять: • по горизонтали; • вертикали; • центру горизонтально; • центру вертикально, 67 для чего после выбора типа выравнивания, когда указатель при- мет форму , выбрать вид, относительно которого нужно выполнить выравнивание. Сохранение чертежей в формате .dwg В SolidWorks имеется возможность сохранить созданный чертеж виде файла AutoCAD. Для этого необходимо выбрать команду Save As (Сохранить как) из раздела меню File (Файл) и указать тип сохраняемого файла – Dwg Files (*.dwg). Сохраненные таким образом чертежи затем можно открыть в AutoCADе, где и произвести завершающие операции по их оформлению. Создание чертежа сборки 1. Создать файл чертежа. Для этого последовательно вы- брать меню «Файл – Создать – Drawing (Чертеж)». 2. Так как основную надпись использовать не предполагает- ся, в появившемся диалоговом окне выбрать пункт No Template (Без основной надписи). 3. Открыть файл сборки Lab_07. 4. Разместить оба окна на экране, выбрав вид расположе- ния из раздела меню Window (Окно). 5. Активизировать окно чертежа и, зайдя в раздел меню Insert (Вставка), выбрать раздел Drawing View (Чертежный вид) → Standard 3 View (3 стандартных вида). 6. На запрос программы указать модель сборки. 7. Наведя курсор на границу рамки фронтальной проекции, из контекстного меню выбрать команду «Скрыть вид». 8. На горизонтальной проекции с помощью инструмента нарисовать осевую линию, вдоль которой предполагается вы- полнить разрез. 68 9. Используя кнопку (Разрез), вызвать диалоговое окно создания разреза, в котором произвести его настройки и про- извольно указать место расположения разреза. 10. С помощью контекстного меню скрыть горизонтальную проекцию. 11. Указав кромку созданного разреза, из контекстного ме- ню выбрать команду «Выровнять по горизонтали по исходной точке» и указать профильную проекцию. 12. Дополнить горизонтальную проекцию осями и расста- вить позиции. 13. Сохранить полученный чертеж как Lab_08.dwg 14. Закрыть программу SolidWorks. 15. Открыть файл AutoCADа Lab_08.dwg и произвести его заключительную корректировку. З а д а н и е 1. Изучить теоретическую часть работы. 2. Ответить на контрольные вопросы теста. 3. Выполнить рассмотренный пример и сохранить его под названием Lab_08.slddrw 4. Выполнить чертеж сборочной единицы индивидуально- го задания. 5. Сохранить созданный чертеж виде файла AutoCADа. 6. Завершить оформление чертежа в программе AutoCAD. 7. Подготовить и защитить отчет о проделанной работе. 69 Содержание Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Лабораторная работа № 1. НАЧАЛО РАБОТЫ В ПРОГРАММЕ SOLIDWORKS. . . . 5 Лабораторная работа № 2. ФОРМООБРАЗОВАНИЕ ТВЕРДОГО ТЕЛА В SOLIDWORKS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Лабораторная работа № 3. ТЕЛА ВРАЩЕНИЯ В SOLIDWORKS. . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Лабораторная работа № 4. ЛИСТОВОЙ МЕТАЛЛ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Лабораторная работа № 5. СОЗДАНИЕ МОДЕЛЕЙ ПО ПРОМЕЖУТОЧНЫМ СЕЧЕНИЯМ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Лабораторная работа № 6. СОЗДАНИЕ МОДЕЛЕЙ ПЕРЕМЕЩЕНИЕМ СЕЧЕНИЯ ВДОЛЬ ТРАЕКТОРИИ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Лабораторная работа № 7. СБОРОЧНЫЕ ОПЕРАЦИИ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Лабораторная работа № 8. ОФОРМЛЕНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 70 Учебное издание САВЁЛОВ Игорь Николаевич ТРЕТЬЯК Ирина Богдановна КОНСТРУИРОВАНИЕ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ Методическое пособие по выполнению лабораторных работ для студентов специальностей 1-38 02 01 «Информационно-измерительная техника», 1-38 02 03 «Техническое обеспечение безопасности», 1-38 02 04 «Спортивная инженерия», 1-54 01 02 «Методы и приборы контроля качества и диагностики состояния объектов» Редактор Т.Н. Микулик Компьютерная верстка Н.А. Школьниковой Подписано в печать 25.01.2011. Формат 60×841/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Гарнитура Таймс. 71 Усл. печ. л. 4,07. Уч.-изд. л. 3,18. Тираж 200. Заказ 833. Издатель и полиграфическое исполнение: Белорусский национальный технический университет. ЛИ № 02330/0494349 от 16.03.2009. Проспект Независимости, 65. 220013, Минск.