Ćwiczenie 1
1. Środowisko pracy Program SolidWorks oferuje wyjątkowo przyjazny interfejs użytkownika. Po uruchomieniu oprogramowania otwiera się okno główne programu (rys. 1), zawierające podstawowe opcje umożliwiające dalszą pracę z programem. Rys. 1. Okno główne programu W programie SolidWorks standardowo istnieją dwa tryby rozpoczynania nowego projektu: tryb dla początkujących, którego okno przedstawiono na rys. 2 oraz tryb zaawansowany pokazany na rys. 3. W oknie wyboru Nowego dokumentu SolidWorks w trybie Początkującym, użytkownik ma do wyboru trzy warianty pracy z programem: projekt pojedynczego komponentu, projekt aranżacji zamodelowanych komponentów w podzespół, rysunek techniczny 2D pojedynczego komponentu lub złożenia.
Rys. 2. Tryb pracy w układzie dla początkujących użytkowników Tryb Zaawansowany (rys. 1.2) dodatkowo umożliwia aranżacje ikon (duże ikony, lista, lista szczegółów) oraz generuje okno podglądu. Rys. 3. Tryb pracy w układzie dla zaawansowanych użytkowników Jak w wielu innych środowiskach cyfrowych, także w programie SolidWorks wiele czynności użytkownik może wykonać, na co najmniej trzy rożne sposoby, stosując w tym celu: paski narzędzi, menu kontekstowe oraz/lub kombinacje klawiszy (tzw. skróty klawiaturowe). Dla przykładu tworzenie Nowego Dokumentu może zostać przeprowadzone z wykorzystaniem trzech rożnych metod. Pierwsza metoda polega na użyciu paska narzędzi Standard, przy pomocy ikony z symbolem białej kartki papieru, z zawiniętym prawym górnym rogiem (rys. 1.3), użytkownik jest
w stanie przywołać okno tworzenia nowego projektu przedstawione na rys. 4. Rys. 4. Pasek narzędzi Standard Druga metoda otwierania nowego dokumentu, polega na skorzystaniu z menu kontekstowego zgrupowanych narzędzi Plik (rys. 5). Rys. 5. Menu kontekstowe zgrupowanych narzędzi Plik Część z poleceń jest dostępna także z klawiatury, pod postacią wspomnianych wcześniej skrótów klawiaturowych, które dla ułatwienia są wyświetlone z prawej strony polecenia, po jego otwarciu w menu kontekstowym. Na przykład do otwarcia Nowego Dokumentu można się posłużyć kombinacją klawiszy Ctrl+N, a dostęp do innych przydatnych funkcjonalności, jest ustawiony domyślnie pod kombinacją klawiszy: Ctrl+O otwórz plik, Ctrl+S zapisz plik, Ctrl+P drukuj, Ctrl+Z cofnij, Ctrl+C kopiuj, Ctrl+X wytnij, Ctrl +V wklej. Dodatkowo istnieje możliwość wprowadzania pewnych poleceń wprost z klawiatury, na przykład użycie kombinacji podanych poniżej spowoduje: przesuwanie modelu <Ctrl+strzałki>, swobodne obracanie modelu <Prawy Alt+strzałki>, obracanie modelu względem aktualnego widoku <Lewy Alt+strzałki> pomniejszenie obrazu roboczego <Z>, powiększenie obszaru roboczego <Shift+Z>.
1.1 Urządzenie wskazujące Do pracy z programem rekomenduje się urządzenie wskazujące wyposażone w co najmniej trzy przyciski lub rolkę, pełniącą rolę środkowego przycisku (rys.( 6). Lewy przycisk <L-klik> służy do wybierania elementów i narzędzi n oraz do rysowania. Prawy przycisk <P- obraca klik> otwiera menu kontekstowe, natomiast środkowy przycisk model lub zmienia rozmiar obszaru roboczego (w zależności od podejmowanych czynności). Dodatkowo przyciski urządzenia wskazującego, wraz z klawiszami funkcyjnymi Ctrl, Shift oraz Alt spełniają nową rolę. Rys. 6. Wykorzystanie urządzenia u wskazującego w pracy z programem Przytrzymane klawiszy urządzenia wskazującego, oznaczone odpowiednio jako <L-trzym>, <P-trzym> oraz <R-trzym> pozwala wygenerować nowe akcje. Przytrzymanie lewego klawisza <L-trzym> urządzenia wskazującego umożliwia przeciąganie okna, które działa podobnie do tradycyjnego zaznaczania okien w systemie Windows, z taką różnicą, iż w programie SolidWorks jest wykorzystywane podczas tworzeniaa szkiców i stopniowego powiększaniaa ich obrysów. Z kolei przytrzymanie klawisza środkowego R-trzym, działa jako alternatywa dla polecenia Obróć widok.
1.2 Dodawanie lub usuwanie pasków narzędzi SolidWorks w wersji 2007 oferuje 31 gotowych pasków narzędzi, które można ukryć lub pokazać ać w dowolnym miejscu ekranu. Najprostszą metodą dodania (bądź ukrycia) wybranego paska narzędzi jest otworzenie menu kontekstowego, wykonując P-klik na dowolnym wyświetlonym na ekranie pasku narzędzi. Następnie poprzez L-klik należy wybrać z otwartego menu kontekstowego, towego, spośród pasków narzędzi wyświetlonych na ekranie. W menu kontekstowym każdy pasek narzędzi jest zaopatrzony jako przełącznik typu pokaż/ukryj. Po jego aktywacji, obok jego nazwy pojawia się znak informujący użytkownika o dokonanym wyborze. Wszystkie dostępne paski narzędzi są także dostępne na karcie Paski narzędzi okna Dostosuj. W celu wywołania okna Dostosuj należy wybrać przed ostatnią (druga, licząc od dołu), pozycją menu kontekstowego otwieranego przy pomocyy L-klik, na dowolnym wyświetlonym na ekranie pasku narzędzi (rys. 7). Rys. 7. 7 Budowa okno menu Dostosuj
1.3 Menadżer poleceń W programie Solidworks menadżer poleceń jest zbudowany na bazie paska narzędziowego zawierającego narzędzia stosowane podczas pracy z programem. Programiści podzielili menadżera poleceń na kilka części. Pierwsza cześć grupuje narzędzia typu: Szkic (lub inne, w zależności od używanych opcji dostosowywania branżowego), natomiast druga, dopełnia wybraną grupę, dając dostęp do bardziej specjalistycznych narzędzi, typu Operacje. Dodatkowo paski narzędziowe menadżera poleceń są dostępne także w układzie poziomym (rys. 8) Rys. 8. Fragment pasków narzędziowych z narzędziami grupującymi operacje szkicowania oraz operacje bryłowe oraz jako listy rozwijalne, dostępne pod postacią menu kontekstowego, dla przycisków Szkic oraz Operacje, co przedstawiono na rys. 9. Rys. 9. Rozwijalne menu kontekstowe narzędzi Szkic oraz Operacje
2. Podstawy modelowania bryłowego Przystępując do modelowania trzeba zdecydować, czy kształt przyszłego modelu będzie determinowany przez dokładny wykonany szkic i niewiele operacji bryłowych, czy też szkic będzie wykonany w bardzo ogólnym zarysie, a ostateczna obróbka będzie przeprowadzona na samej bryle. Narzędzi szkicu używa się w celu uzyskania profilu, z którego po operacji wyciągnięcia wzdłuż prostej lub zdefiniowanej krzywej, powstanie trójwymiarowy model. Każdą bryłę w programie SolidWorks można zamodelować na n rożnych sposobów, ograniczonych wiedzą, sprawnością poruszania po programie oraz umiejętnością widzenia przestrzennego projektanta. Przy użyciu obydwu powyżej opisanych ścieżek oraz poprawnym zastosowaniu narzędzi dostępnych w programie, jest możliwe wygenerowanie modelu identycznego pod względem wizualnym oraz objętościowym. Pomimo to, istnieją pewne aspekty, które mogą determinować wybór ścieżki modelowania przestrzennego. 2.1 Wybór ścieżki projektowania, a objętość pliku Zamodelowany obiekt pojedynczego komponentu w programie SolidWorks jest zapisywany w pliku z rozszerzeniem *.sldprt. Aby zilustrować i przedstawić problematykę związaną z wpływem wyboru ścieżki modelowania na objętość pliku, zamodelowano prostą część maszynową przedstawioną na rys. 10, przy użyciu dwóch opisanych wcześniej metod. Rys. 10. Model części maszynowej W pierwszej metodzie wygenerowano bardzo dokładny szkic (rys. 11), a następnie cały model powstał na drodze użycia jednej operacji bryłowej (rys. 12).
Rys. 11. Szkic złożony Rys. 12. Finalizacja modelu na bazie szkicu złożonego W drugim przypadku końcowy efekt osiągnięto na drodze wykonania dwóch (prostych) szkiców, sprzęgniętych z dwoma operacjami bryłowymi Wyciągnięcia/dodania bazy (rys. 13). Wygenerowany zgrubny model dopracowywano na drodze użycia dodatkowych operacji bryłowych (rys. 14). Rys. 13. Operacja bryłowa wyciągnięcia podstawy modelu Rys. 14. Drzewo operacji Obydwa otrzymane modele zapisano, następnie porównano objętość uzyskanych plików. W rezultacie porównania otrzymanych wyników, plik z modelem wykonanym na pierwszy rzut oka prostszą techniką (jeden szkic plus jedna operacja), zajmuje około 10% więcej przestrzeni dyskowej.
Oczywiście w tej skali przyrost objętości pliku o kilkanaście kb, nie ma żadnego znaczenia, ale pokazuje jeden z możliwych kierunków optymalizacji projektu, pod kątem szybszego przetwarzania informacji przez jednostkę obliczeniową. Dodatkową wadą stosowania szkicu złożonego są trudności w edytowaniu operacji przeprowadzonych bezpośrednio na szkicu. Jest bardzo prawdopodobne, iż jeżeli coś jest wykonane techniką szkicu złożonego, to w momencie pojawienia się konieczności modyfikacji modelu, będzie to trudne lub wręcz niemożliwe do wykonania. 2.2 Wprowadzanie zmian Sukces projektowania trójwymiarowego (3D) opiera się na prostocie oraz szybkości wprowadzania zmian i modyfikacji gotowych projektów. Zatem proces modelowania komponentów powinien być przeprowadzony w taki sposób, aby wprowadzanie modyfikacji do poszczególnych elementów było możliwe oraz nie zakłócało wzajemnych relacji geometrycznych i wymiarowych istniejącego modelu. O tym, czy dany obiekt jest poprawnie zamodelowany, czy też nie, świadczy możliwość modyfikowania poszczególnych operacji zawartych w Drzewie operacji danego modelu i wpływ tej modyfikacji na inne operacje zagnieżdżone, w sposób zamierzony i w pełni kontrolowalny przez projektanta. Przewaga modelerów bryłowych (m.in. SolidWorks a) nad drafterami (m.in. AutoCAD) umożliwiającymi obecnie również realizowanie obiektów w trybie 3D, to możliwość podglądu każdej wykonanej operacji, która posłużyła wykonaniu modelu oraz możliwość edycji każdego kroku, niezależnie od aktualnego postępu prac. 2.3 Wybór płaszczyzny szkicu Pracę z programem rozpoczynamy wybierając narzędzie Szkic z menu rozwijalnego lub Menadżera poleceń. Po uruchomieniu narzędzia, kolejnym krokiem jest wybór płaszczyzny szkicu, na której będziemy pracować. Wybór płaszczyzny szkicu stanowi bardzo istotny aspekt pracy z program oraz determinuje sposób wykonania modelu. Dodatkowo wybór płaszczyzny szkicowania, narzuca powstającemu modelowi więzy, według których będzie orientowany i wyświetlany na ekranie komputera po każdym otwarciu zapisanego pliku. W celu zilustrowania omawianego zagadnienia na rys. 15 przedstawiono prostą bryłę oraz alokacje poszczególnych płaszczyzn wpisanych w geometrię bryły.
Rys. 15. Główne płaszczyzny szkicu W programie do dyspozycji użytkownika są dostępne trzy główne płaszczyzny zorientowane według rzutowania amerykańskiego: płaszczyzna górna zorientowana równolegle do płaszczyzny opartej na osiach xz kartezjańskiego układu współrzędnych, płaszczyzna przednia zorientowana równolegle do płaszczyzny opartej na osiach xy kartezjańskiego układu współrzędnych, płaszczyzna prawa zorientowana równolegle do płaszczyzny opartej na osiach zy kartezjańskiego układu współrzędnych. W programie SolidWorks wyboru płaszczyzny przeznaczonej do szkicowania profilu komponentu można dokonać poprzez zaznaczanie płaszczyzny na Drzewie operacji, a następnie przy pomocy Menadżera poleceń wybrania narzędzia Szkic (rys. 16) lub po wybraniu płaszczyzny z Drzewa operacji oraz opcji Szkic z menu kontekstowego dostępnego pod P-klik (rys. 17).
Rys. 16. Wybór narzędzia Szkic poprzez listę rozwijalną Rys. 17. Wybór narzędzia Szkic poprzez Menu kontekstowe Drzewa operacji Płaszczyznę szkicowania można też wybrać z ekranu głównego bezpośrednio po wybraniu narzędzia Szkic, poprzez wskazanie kursorem. Płaszczyzna, nad którą umieścimy kursor, będzie miała pogrubioną ramkę i dodatkowo zmieni się jej kolor, L-kilik umożliwi wybór (rys. 18). Rys. 18. Wybór płaszczyzny pod szkic