Стандарты в SolidWorks 2005: известные и малоизвестные возможности базового конструкторского модуля и специализированных приложений

Артем Аведьян, Сергей Каплун, Валерий Левов, Михаил Малов

Библиотеки стандартных изделий SolidWorks Toolbox

Проектировочные расчеты SolidWorks Toolbox

SWR-Библиотеки (ГОСТ) для SolidWorks Toolbox

SWR-Библиотеки (ГОСТ) для SolidWorks Routing

Материалы, текстуры, штриховки

Библиотеки символов

Библиотека профилей для сварных конструкций

Форматки чертежей

Библиотека проектирования

Библиотека технических требований

3D Content Central и web-технология 3D PartStream .NET

Заключение

Процесс проектирования любого изделия невозможно представить без использования нормализованных деталей и материалов, характеристики которых регламентируются государственным законодательством, отраслевыми стандартами или стандартами предприятия. В большинстве случаев использование библиотек типовых изделий предопределяет качество и сроки выполнения проектов. Именно поэтому лицензионным пользователям САПР SolidWorks поставляется широкий спектр библиотек стандартных изделий, соответствующих отечественным и международным стандартам, включая базовые и специализированные программные средства для управления этими библиотеками. В данной статье читатели смогут ознакомиться с библиотечными ресурсами SolidWorks 2005 и с наиболее эффективными методами их использования при разработке новых изделий.

Библиотеки стандартных изделий SolidWorks Toolbox

Широкие возможности использования объемных моделей стандартных изделий при создании сборок предоставляет модуль SolidWorks Toolbox. Библиотеки Toolbox применяются при работе в контексте сборки SolidWorks, позволяя задавать тип и основные параметры нормализованных деталей и узлов, а также обеспечивая автоматическое сопряжение стандартных изделий при вставке в сборку и автоматическое обновление деталей при изменении сборки.

Модуль SolidWorks Toolbox реализован в виде расширения к базовому пакету SolidWorks и состоит из базы данных, содержащей описание стандартных изделий, таблицы со значениями параметров и так называемые мастер-модели — прототипы деталей каждого типа, описывающие форму и конструктивное исполнение стандартных изделий и содержащие именованные геометрические параметры, связанные с таблицами базы данных. При добавлении стандартного изделия в сборку на основе мастер-модели создается модель добавляемой детали с необходимыми значениями размеров. В зависимости от настроек Toolbox новая деталь добавляется либо в мастер-модель как новая конфигурация, либо сохраняется как файл новой модели SolidWorks в указанную в настройках директорию.

В базе данных SolidWorks Toolbox реализована поддержка большинства национальных и отраслевых стандартов, включая ISO, ANSI, BSI, DIN, JIS, CISC, PEM, SKF, Torrington, Truarc, Unistrut, болты, винты, гайки, шайбы, стопорные кольца, шпильки, подшипники, прокатный сортамент, кулачки, шкивы, шестерни, звездочки, цилиндрические проточки и т.п.

Добавление стандартных изделий в сборку можно проводить вручную — перетаскиванием изделия из окна библиотеки проектирования в графическое окно SolidWorks. В этом случае в окне параметров изделия необходимо выбрать не только значения геометрических характеристик, но и другие атрибуты стандартного изделия (материал, покрытие, направление резьбы и т.п.). SolidWorks Toolbox предоставляет возможность оперативного изменения уже добавленных стандартных изделий на любом этапе проектирования с использованием этого же окна параметров.

Особого внимания заслуживает функция «Автокрепеж» — возможность автоматической расстановки крепежа в существующие отверстия (рис. 1). При этом достаточно тем или иным способом указать одно или несколько отверстий в сборке, и система выполнит подбор и расстановку крепежа с учетом не только диаметра отверстия и толщины пакета, но и типа отверстия и способа его создания.

Тип крепежа для отверстий с цековкой и зенковкой назначается при создании таких отверстий с помощью мастера, а для гладких отверстий и отверстий, созданных командой «Вытянуть Отверстие», — на вкладке «Автокрепежи» (рис. 2).

Библиотеки SolidWorks Toolbox полностью совместимы с модулем заполнения конструкторской спецификации SWR-Спецификация, который распознает их как стандартные изделия. SolidWorks Toolbox осуществляет доступ к библиотекам стандартных изделий как на локальном компьютере, так и в сети с обеспечением совместного использования деталей и баз данных. Для настройки Toolbox в многопользовательской среде существует специальное руководство по установке, описывающее процедуру размещения моделей и баз данных Toolbox в сети.

SolidWorks Toolbox имеет специальный интерфейс для пополнения базы данных новыми пользовательскими каталогами, что позволяет гибко настраивать систему согласно потребностям конкретного предприятия, а кроме того, предоставляет пользователям возможность самостоятельно наращивать библиотеку, добавляя недостающие стандартные изделия и даже целые узлы.

Расширить базу данных можно двумя способами:

1. Посредством встроенного в SolidWorks пользовательского интерфейса. В этом случае с помощью мастера создается копия стандарта, указанного в качестве базового, затем проводится корректировка данных нового стандарта. Встроенный редактор позволяет создавать и ограничители стандартов путем отключения неиспользуемых стандартов и типоразмеров.

2. С помощью штатных средств Microsoft Access. В этом случае потребуется добавить в базу данных таблицы со значениями параметров изделия, определить связи между таблицами и мастер-моделью.

Каждый из приведенных способов имеет свои преимущества и недостатки: первый из них прост в использовании, но предоставляет ограниченные возможности добавления изделия отличного от базового по составу параметров или конструкции. Неограниченность возможностей дополнения во втором случае требует некоторых минимальных знаний в области баз данных, которые, впрочем, можно приобрести, пройдя специализированный курс обучения в компании SolidWorks-Russia.

Проектировочные расчеты SolidWorks Toolbox

Помимо каталогов стандартных деталей в модуле SolidWorks Toolbox имеются специальные средства для проведения проектировочных расчетов. Данные функции позволяют решать проектные задачи для ряда типовых конструктивных элементов:

• балки  — определение напряжений и деформаций в балке заданного профиля и сечения;

• подшипники  — определение допустимой нагрузки и срока службы подшипника;

• кулачки  — создание кулачков с полностью определенными траекториями движения и типами толкателей. Кулачок может быть круговым или линейным с 14 типами движения на выбор; возможно задание способа создания направляющей толкателя: как глухой вырез или как вырез сквозь кулачок;

• канавки  — создание стандартных канавок О-образного и стопорного кольца в цилиндрической модели;

• профили  — автоматическое создание эскиза поперечного сечения балки в контексте детали. Эскиз образмеривается в соответствии со стандартом на профиль балки. Эскиз может быть использован для создания твердотельной модели балки с помощью стандартной команды SolidWorks — «Бобышка-вытянуть».

SWR-Библиотеки (ГОСТ) для SolidWorks Toolbox

Специальный интерфейс для пополнения базы данных SolidWorks Toolbox новыми пользовательскими каталогами позволил специалистам компании SolidWorks-Russia расширить типовой перечень стандартов Toolbox и создать SWR-Библиотеки, включающие ГОСТы по следующим тематическим разделам:

• SWR-Крепеж (болты, винты, гайки, шайбы, шплинты, шпильки, оси);

• SWR-Подшипники (подшипники качения, шарики);

• SWR-Прокатный сортамент (черные металлы, цветные металлы);

• SWR-Уплотнения (кольца резиновые круглого сечения, кольца резиновые прямоугольного сечения, кольца войлочные сальниковые, манжеты для гидравлических устройств, манжеты для пневматических устройств, манжеты резиновые армированные);

• SWR-Штампы (втулки, державки, отлипатели, прихваты, пуансоны, толкатели, траверсы, упоры, хвостовики, крышки защитные, пружины, винты, штифты).

SWR-Библиотеки для SolidWorks Toolbox постоянно пополняются новыми стандартами и уже сейчас содержат тысячи трехмерных моделей и таблиц с данными. По требованию заказчика библиотеки могут быть дополнены любыми ГОСТами, ОСТами и СтП. Лицензионным пользователям модуля SolidWorks Toolbox SWR-Библиотеки поставляются бесплатно.

SWR-Библиотеки функционируют в тесном взаимодействии с Мастером отверстий SolidWorks. Поэтому при разработке SWR-Библиотек изменения коснулись не только библиотеки стандартных изделий Toolbox, но и отверстий — как гладких, так и с цековками, зенковками и резьбой, которые создаются с помощью мастера отверстий SolidWorks (рис. 3).

SWR-Библиотеки (ГОСТ) для SolidWorks Routing

Помимо библиотек крепежа, прокатного сортамента, подшипников и пр. специалистами компании SolidWorks Russia разработана специализированная библиотека стандартных изделий для модуля проектирования трубопроводов SolidWorks Routing. Лицензионным пользователям библиотека поставляется бесплатно. Библиотечные детали SolidWorks Routing также имеются в Библиотеке проектирования SolidWorks (рис. 4), описание которой приведено ниже.

Материалы, текстуры, штриховки

В базовой комплектации SolidWorks имеется единая библиотека материалов и текстур, в которой хранится подробная информация о физических свойствах материалов, их визуальных характеристиках (рис. 5), типах штриховки и т.п. Пользователь не должен заботиться о выборе типа штриховки на чертеже, указывать модуль упругости и коэффициент Пуассона для расчета на прочность в COSMOSXpress и COSMOSWorks, искать в справочнике и вручную вводить значение плотности и т.п. Вся эта информация структурирована и связана между собой в единую базу данных. Материал присваивается одним щелчком мыши и учитывается на всех этапах проектирования (геометрическое моделирование, расчет на прочность, оформление чертежей).

Библиотека материалов хранится в инсталляционной директории SolidWorks в файле «solidworks materials.sldmat», который открывается и редактируется с помощью Блокнота и позволяет создавать материалы с заданными свойствами. Специалистами компании SolidWorks-Russia разработана дополнительная библиотека материалов по ГОСТ, в которую включены данные по черным и цветным металлам и сплавам, композиционным материалам, неметаллам и т.п. Для создания этих баз материалов использовались ГОСТы на различные материалы, а также справочник «Физические величины» под редакцией И.С.Григорьева, Е.З.Мейлихова.

Библиотека штриховок хранится в инсталляционной директории SolidWorks в файле SLDWKS.ptn, с помощью которого можно создавать различные типы штриховки. В начале файла приведено описание команд. Указанный файл содержит набор штриховок в соответствии со стандартами ANSI, ISO, и т.д., а для отечественных пользователей были созданы штриховки в соответствии с ГОСТ­ами. Официальным пользователям библиотеки материалов, текстур и штриховок поставляются бесплатно.

Библиотеки символов

Кроме библиотек стандартных изделий и материалов, SolidWorks Russia предлагает пользователям SolidWorks библиотеку символов для создания надписей в деталях и сборках, а также на поле чертежа по ЕСКД. Официальным пользователям библиотека символов ГОСТ поставляется бесплатно.

Каким же образом можно создавать в SolidWorks простые и удобные для использования библиотеки символов? В SolidWorks имеется встроенная библиотека символов (Geometric Tolerance Symbols Library), в которой хранятся условные обозначения и спецсимволы, используемые при нанесении надписей в документах SolidWorks. Практически все, кто работает в SolidWorks, используют символы из этой библиотеки. Библиотека символов является пополняемой и позволяет создавать различные значки и надписи с помощью простых команд типа: «Линия», «Дуга», «Окружность», «Текст» и т.д.

Библиотека символов SolidWorks хранится в файле gtol.sym, который может быть отредактирован в Блокноте или в любом другом текстовом редакторе. Данный файл содержит описание синтаксиса и системы координат, используемых при создании символов. Координаты точек символа x , y и радиуса могут изменяться в пределах от 0.0 до 1.0 (в пределах квадрата с характерным размером 1.0). Символ автоматически масштабируется в соответствии с выбранным размером шрифта надписи SolidWorks.

В SolidWorks 2005 предусмотрены также специальные возможности по созданию значков и надписей под размерами, а также группировки различных типов примечаний с помощью команды «Группа» панели инструментов «Выравнивание». Например, можно написать заметку, разместив ее под размером, и сгруппировать их — получится надпись под размером. Для работы с символами в SolidWorks 2005 можно применять Библиотеку проектирования, описание которой приведено ниже. В нее можно добавлять любые часто используемые примечания: отклонения формы, шероховатости, обозначения сварных швов, различные значки, сохранив их в виде блока, и т.д. Блоки создаются в контексте чертежа и включают линии эскиза и текстовые надписи. Элементы библиотеки переносятся в 3D-модель или на поле чертежа перетаскиванием (рис. 6.).

Библиотека профилей для сварных конструкций

О библиотеке профилей для сварных конструкций подробно рассказано в статье «Проектирование сварных конструкций в SolidWorks» (см. «САПР и графика» № 2 за 2004 год). К сварным элементам в SolidWorks относятся сортамент (уголки, швеллеры, двутавры, трубы круглого, квадратного, прямоугольного сечений и т.д.), элементы разделки под сварку, концевые заглушки, косынки и элементы сварного шва. База данных профилей настраивается под конкретный набор типоразмеров профилей, используемых в производстве, и может быть пополнена непосредственно пользователем. Компания SolidWorks Russia поставляет лицензионным пользователям SolidWorks следующую номенклатуру сортамента по ГОСТ:

• черные металлы: двутавры, профили корытные, профили С-образные, профили стальные гнутые, уголки равнобокие и неравнобокие, швеллеры и т.д.;

• цветные металлы: двутавры, зет-профили, профили прямоугольные отбортованные, тавры, уголки, швеллеры.

Форматки чертежей

В SolidWorks при создании нового чертежа предлагается выбрать форматку чертежа (основную надпись), которая определяет габаритные размеры и обрамление чертежного листа. С помощью команды чертежного редактора SolidWorks форматки могут быть перенастроены в соответствии с любым стандартом. Официальным пользователям SolidWorks бесплатно поставляются форматки, выполненные в соответствии с требованиями ГОСТ. Отличительными особенностями форматок SolidWorks-Russia являются: автоматическое заполнение основной надписи чертежа, форматки «первых» и «вторых» листов, стандартные размерные стили, стандартные стили линий. При автоматическом заполнении основной надписи чертежа в каждой форматке отображается следующая информация: обозначение, наименование, материал, заготовка, масса, масштаб, фамилия разработчика, дата и пр.

Библиотека проектирования

Базовый конструкторский модуль САПР SolidWorks предлагает пользователям богатую библиотеку проектирования. Эта библиотека состоит из нескольких разделов, используемых в зависимости от текущего контекста работы. Общим остаются механизмы и высочайшая эффективность использования библиотек. Так, все каталоги доступны из панели задач и построены на основе так называемых библиотечных моделей, которые могут быть добавлены в деталь, сборку или в чертеж перетаскиванием мышью в графическое окно SolidWorks (рис. 7).

При работе со сборками пользователю доступны каталоги стандартных деталей и узлов любых типов. И детали, и узлы могут быть многоконфигурационными, причем конкретную конфигурацию в процессе добавления в сборку стандартного компонента — детали или узла — пользователь просто выбирает из автоматически появляющегося списка. Для упрощения позиционирования библиотечных компонентов в проектируемых сборках вместе с этими компонентами может быть сохранена и информация о правилах размещения каждого стандартного компонента по отношению к остальным компонентам сборки и об автоматически добавляемых сопряжениях. SolidWorks способен автоматически добавлять единовременно до трех сопряжений, что позволяет при необходимости полностью и однозначно позиционировать стандартный компонент, избегая траты дополнительного времени на выполнение типовых операций.

При работе с деталями, изготавливаемыми литьем или механообработкой, пользователь может эффективно использовать каталоги стандартизованных конструктивных элементов. Библиотеки эти также дают возможность многократно повысить производительность труда конструктора, причем не только (и даже не столько) за счет возможности фактически неограниченного наполнения библиотеки, сколько благодаря возможности гибкого многовариантного использования подобных библиотек. Во-первых, пользователь может создавать многоконфигурационные файлы библиотечных элементов, а сами файлы хранить в стандартных папках Windows, структурированных удобным для использования образом. Во-вторых, добавление стандартного конструктивного элемента (не геометрического элемента типа «вытяжки» или «вращения», а сколь угодно сложного многоэлементного построения, вроде многоступенчатых отверстий или, скажем, выступов на пластмассовых корпусных деталях с отверстиями под крепеж и ребрами жесткости) выполняется способом drag-&-drop, стандартным для работы Windows-приложений, причем при помещении стандартного элемента на определенную геометрию детали элемент этот сразу пытается привязаться к уже существующей геометрии заранее определенным в библиотеке способом. Вообще же для каждого элемента можно предопределить все необходимые взаимосвязи, и SolidWorks покажет их и подскажет, какого рода геометрический объект нужно выбрать в проектируемой детали для грамотного позиционирования нового комплексного элемента. В-третьих, пользователь волен выбирать, установить ли постоянную ассоциативную связь данного элемента в данной детали с библиотекой (и таким образом автоматически отслеживать изменения этой библиотеки) или создать в новой детали копию библиотечного элемента. Наконец, в последнем варианте использования можно изменить нужные размеры, то есть пользователь имеет возможность создать обобщенный прототип конструктивного элемента и использовать его как некий шаблон для быстрого создания необходимой геометрии в новых деталях.

Дополнительные возможности по использованию стандартных конструктивных элементов имеют проектировщики изделий из листового материала. Наряду с множеством библиотек описанных выше конструктивных элементов при проектировании деталей из листа можно применять специальные библиотечные инструменты, автоматически создающие различные выштамповки, вырезы с отбортовками и тому подобные элементы, выполняемые инструментальными штампами. Причем такие элементы могут быть как глухими, так и сквозными.

Библиотека технических требований

Сборки, детали — вроде бы и все? Нет, SolidWorks 2005 идет дальше и включает еще одно встроенное в базовую конфигурацию техническое средство, позволяющее создавать и использовать библиотеки различных специальных примечаний для использования при оформлении чертежей. Совершенно аналогично при работе с чертежом пользователь может перетащить на поле чертежа из панели задач заготовки технических требований, часто используемые условные обозначения шероховатости поверхности или, скажем, допусков формы и расположения поверхностей, обозначения сварных швов и многое другое. И если на вашем предприятии используются специфические условные значки, вы всегда можете создать блоки, содержащие нужные графические и текстовые элементы, и помещать их в новый чертеж перетаскиванием из тех самых библиотек.

Таким образом, SolidWorks позволяет, во-первых, создавать библиотеки стандартных элементов и компонентов практически любых типов, а во-вторых (за счет единого интерфейса использования этих библиотек, возможности выборочного сохранения ассоциативной связи с ними и, при необходимости, индивидуального управления параметрами добавляемых в создаваемый документ SolidWorks любого типа, будь то деталь, сборка или чертеж), существенно повысить эффективность использования системы и практически полностью исключить возможность появления ошибок проектирования в части использования правил проектирования, регламентируемых как государственными или отраслевыми стандартами, так и стандартами предприятий.

3D Content Central и web-технология 3D PartStream .NET

Разработанная в SolidWorks Corp web-технология 3D PartStream .NET является полнофункциональным решением для разработки и сопровождения онлайновых Интернет-каталогов (рис. 8). Основанный на данной технологии подключаемый к SolidWorks модуль 3D ContentCentral предоставляет доступ к трехмерным моделям от различных поставщиков и физических лиц в большинстве известных CAD-форматов. Доступ к каталогам бесплатный. 3D-модели или чертежи могут быть загружены с web-узла http://www.3dcontentcentral.com/ непосредственно в графический редактор SolidWorks (рис. 9) либо через web-браузер (рис. 10).

Заключение

В данной статье были рассмотрены многие, но далеко не все возможности системы SolidWorks по использованию библиотек стандартных элементов, материалов, текстур, штриховок, символов и т.п. Служба технической поддержки и сопровождения заказчиков компании SolidWorks-Russia с радостью ответит на все возникшие у читателей вопросы.

«САПР и графика» 2'2005