«Ну, Листовой металл, погоди!»

Руслан Щитов, преподаватель CAD/PDM, компания «Идеальные Инструменты»

Одним из самых запоминающихся и ярких персонажей детства был заяц­робот из советского мультфильма «Ну, погоди!». Холодным отблеском металла и огнем бездушных глаз он ранил еще не сформировавшуюся детскую психику. Мне кажется, именно он стал прототипом главного злодея киборга­убийцы из фильма Джеймса Камерона «Терминатор», и даже спустя 37 лет этот советский трансформер все еще вселяет страх в умы уже взрослых людей (рис. 1).

Рис. 1. Пугающий робот из детства

Карлос Кастанеда в своей книге как­то написал: «Человек способен победить страх, только будучи лицом к лицу с ним». Именно так мы и поступим: с помощью инструментов SOLIDWORKS создадим реальную модель этого зайца­робота и взглянем ему в глаза, чтобы раз и навсегда отпустить этот страх, а заодно познакомимся с преимуществами работы в специализированных модулях SOLIDWORKS.

Для того чтобы каждый читатель смог взглянуть в глаза детскому страху и избавиться от него, я выбрал самый простой способ воссоздания модели — посредством склеивания ее из бумаги. Для исполнения этой задумки мне поможет один из специализированных модулей, входящих в комплект SOLIDWORKS, — он называется Листовой металл. Пусть название модуля не вводит в заблуждение: хоть модуль и предназначен в первую очередь для проектирования объемных изделий из листовых материалов (рис. 2), но таким материалом не обязательно должен быть металл (рис. 3).

Рис. 2. Пример модели в модуле Листовой металл

Рис. 3. Модели, сделанные из бумаги

Рис. 4. Модель из листового металла и отображение развертки

Основными преимуществами работы в модуле Листовой металл являются автоматическое ведение и контроль развертки финального изделия, а также преобразование обычной твердотельной детали в готовую деталь из листового металла путем всего пары действий.

Начнем с головы. Для этого создадим сплошную твердотельную деталь (рис. 5) и преобразуем ее в листовой металл (рис. 6). В настройках можем ввести толщину листа, радиусы гиба или использовать таблицу гибов, загруженную из внешнего файла. После определения параметров выбираем базовую плоскость и отмечаем грани, на которых должно проходить сгибание. Разрывы система определяет сама. После применения получаем уже пустотелую деталь из листового металла с возможностью превращения ее в развертку (рис. 7).

Рис. 5. Твердое тело перед преобразованием в листовой металл

Рис. 6. Процесс преобразования в листовой металл

Рис. 7. Автоматическая развертка листовой детали

Теперь в полученную модель введем элементы, по которым будет проходить склеивание конструкции. При последовательном выборе кромок на одной стороне система сама определяет, что элементам нужна подрезка (рис. 8).

Рис. 8. Создание боковых кромок с автоматическим определением отрезаемых углов

Дополнительные элементы одной стороны легко переносятся на другую с помощью отзеркаливания элемента или создания массива (рис. 9).

Рис. 9. Развертка с элементами, полученными зеркальным массивом

В случае с бумагой специальное определение снятия напряжения в вершинах не требуется, однако при необходимости можно выбрать автоматическую подрезку вершин стыков листового изделия — к выбору доступен прямоугольный, скругленный и вырез без зазоров (рис. 10).

Рис. 10. Виды автоматического снятия напряжений

Теперь перейдем к конечностям. Интуитивно хочется создать цилиндрическую деталь, и если бы это был металл, то мы бы предусмотрели сварной шов и тогда не задумывались об особенностях работы расширения, но в случае с бумагой требуется предусмотреть складные «верхушки», чтобы в дальнейшем можно было приклеить конечность к телу. На круглом цилиндре верхушки таких хвостиков не сделаешь (чтобы они правильно загибались и разгибались), поэтому немного «обманем» систему — создадим конечности шестиугольными, а при сборке уже сделаем их круглыми, с переходом из цилиндра в шестигранник на краях (рис. 11).

Рис. 11. Преобразование твердотельной призмы в листовой металл

Для определения элемента склейки вдоль длины введем кромку и выставим выравнивание угла по грани — вычислять и вводить угол не придется (рис. 12).

Рис. 12. Введение грани под углом для будущей склейки модели

Чтобы «верхушки» правильно собирались и склеивались, в настройках ребра­кромки укажем положение по глубине — это позволит выбирать базовую геометрию, одинаковую по высоте, а элементы ребра располагать друг под другом. В случае если элемент начнет пересекаться — система предупредит пользователя об этом (рис. 13).

Рис. 13. Создание ребер-кромок с определением высоты относительно базовой грани

Получив необходимую модель руки, воспользуемся преимуществами табличного задания конфигураций элементов и в пару кликов создадим конфигурацию ноги (рис. 14).

Рис. 14. Создание конфигурации при помощи инструмента Конфигурация свойства

Рис. 15. Создание базового листового элемента

Плечо создадим несколько иным способом: зададим базовую кромку/выступ и прорисуем простой эскиз желаемой геометрии плеча (рис. 15). Инструмент Кромка под углом позволяет протянуть простой эскиз вдоль кромок базовой геометрии и автоматически разделить на ребра листового металла (рис. 16). Отсечем лишнюю геометрию, используя настройку Перпендикулярный вырез. При активном режиме Перпендикулярный вырез геометрия отсекается не перпендикулярно плоскости эскиза, а с учетом положения листа и его толщины, то есть перпендикулярно плоскости листа, сохраняя срез той же толщины, что и исходный лист (рис. 17 и 18).

Рис. 16. Создание эскиза с предполагаемой геометрией стенок

Рис. 17. Результат создания «кромок под углом»

Рис. 18. Развертка получившейся детали

Рис. 19. Создание закрывающей стенки

Остается только закрыть деталь стенками. Тут тоже пригодятся техники продвинутого листового моделирования — введем ребро­кромку и отредактируем образующий ее эскиз. С таким подходом нет необходимости назначать длину ребра, так как все размеры могут быть введены на уровне эскиза (рис. 19). Изменим обычный прямоугольник, на контур повторяющий геометрию плеча, — тут главная особенность состоит в том, чтобы обращать внимание на параллельность линий к существующей геометрии (рис. 20). Остается только добавить элементы для приклеивания, как в предыдущих примерах, создать остальные детали этими же техниками (рис. 21) и собрать все развертки на одном листе (рис. 22).

Рис. 20. Редактирование эскиза стенки

Рис. 21. Финальная модель плеча

Рис. 22. Развертка получившейся модели плеча

В рамках одной статьи очень сложно описать все техники по проектированию изделий из листового металла, но именно эта методика помогла мне создать общую модель и все развертки для сборки собственного зайца­робота из бумаги.

Модули для проектирования и расчетов в среде SOLIDWORKS обладают богатым функционалом и позволяют выполнять широкий спектр задач. При этом, даже если внутри самой экосистемы модули имеют вполне определенное название, например Листовой металл, они не обязательно должны использоваться для проектирования именно металлических изделий — как видите, и бумага тут тоже подходит (рис. 23).

Рис. 23. Готовое изделие

Не бойтесь пробовать воплощать свои самые смелые идеи в среде продуктов SOLIDWORKS, а если что­то не будет получаться — вам поможет официальная техническая поддержка SOLIDWORKS!

Скачать файл для печати, а также найти более подробное описание процесса проектирования этого робота вы можете на канале «Мастерская SOLIDWORKS» на YouTube (рис. 24). 

Рис. 24. Развертки всех деталей робота