SolidWorks - Apostilas - Engenharia Mecânica, Notas de estudo de Engenharia Mecânica

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INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO INTRODUÇÃO AO SOLIDWORKS Por: - Hugo Ângelo – aluno nº. 47620 de LEA - João Carrolo – aluno nº.47624 de LEA - Ricardo Beira – aluno nº. 48518 de LEM Março de 2002 FÓRUM MECÂNICA Introdução ao SolidWorks Índice Introdução pág. 2 Cap. 1 - Extrusão de uma Peça Simples pág. 6 Cap. 2 - Criação de uma Peça de Revolução pág. 20 Cap. 3 – Montagem de Conjuntos pág. 30 Cap. 4 - Criação de Vistas (Drawing) pág. 38 1 Introdução ao SolidWorks FeatureManager design tree O FeatureManager design tree contém as operações realizadas na peça ou montagem, permitindo entre outras, as seguintes funções: • Visualização da relação entre os elementos do modelo. • Visualização da montagem dos vários componentes. • Esconder ou não os componentes escolhidos. • Levar um modelo ou assembly a um estado anterior. • Dar nome aos componentes para melhor identificação. FeatureManager design tree Sketch Definitions A maioria das operações sólidas baseada em features tem como base um esboço (sketch) que pode ter um de três estados: • Under Defined – Geometria Under Defined é azul por default. Significa que não existe informação suficiente para definir o sketch. Pode ser devido à falta de cota ou localização do sketch. Ainda assim, os sketch Under Defined podem ser usados para criar componentes. Isto é muito útil, pois nas etapas iniciais de um projecto nem sempre existe informação suficiente para definir o sketch. Quando essa informação está disponível, as definições restantes podem ser acrescentadas. 4 Introdução ao SolidWorks • Fully Defined – Geometria Fully Defined aparece a preto por default. O sketch tem toda a informação para definir o tamanho e localização da geometria. • Over Defined – Geometria Over Defined aparece a vermelho por default. O sketch tem dimensões duplicadas ou existem relações conflituosas. Não pode ser usado até ser reparado. As dimensões em excesso e as relações excedentes devem ser apagadas. A geometria under defined pode ser esticada e movida dentro dos limites dos seus graus de liberdade. Nota: Será aconselhável ir fazendo as peças no SW à medida que se lê este manual, para uma melhor apreensão de conhecimentos. Saliente-se que existem inúmeras maneiras de construir a mesma peça. Nas opções tomadas nestes apontamentos tentou-se abranger o maior número de comandos possível, relegando para segundo plano a rapidez e eficácia. As toolbars incluem botões com atalhos para funções, os quais serão utilizados ao longo da sebenta. Quando se deixa o rato em cima de um botão surge informação acerca desse atalho. 5 Introdução ao SolidWorks CAP. 1 – Extrusão de uma Peça Simples Neste primeiro capítulo ir-se-á modelar uma peça que faz parte dum snowmobile, como se mostra na figura seguinte: 6 Introdução ao SolidWorks 4. Inscrever 38 na caixa de diálogo Modify e pressionar Enter ou clicar em . 5. Clicar numa das linhas verticais. Repetir os passos 3 e 4, escrevendo 19 para a dimensão vertical. Definir completamente o perfil de Sketch: Clicar em Select na toolbar sketch e arrastar o centro do arco até que este fique coincidente com a origem . • O rato muda de à medida que se arrasta o desenho para a origem . O centro do arco torna-se assim coincidente com a origem. • O perfil do sketch muda de azul (Under Defined) para preto (Fully Defined). 9 Introdução ao SolidWorks Para extrudir o sketch: 1. Clicar em Extruded Base/Boss no toolbar Features. O sketch muda a sua orientação de uma vista de frente para uma vista isométrica. 2. No PropertyManager de Base-Extrude: • Escrever 75 para Depth . • Seleccionar Inverse Direction . 3. Clicar em OK . O sketch extrudido muda de uma vista em wireframe para uma vista sombreada. 4. Clicar em Zoom In/Out no toolbar Views, arrastar a para cima ou para baixo até que o modelo caiba na área gráfica. 5. Para controlar a posição do modelo, clicar em Pan no toolbar Views e arrastar o modelo até que esteja centrado na área de trabalho. Alternativamente fazer o Zoom Fit . Desenhar na face de um modelo 3D: 1. Clicar em Select no toolbar Sketch e seleccionar a face de frente do modelo. 2. Clicar em Normal To no toolbar Standard Views para mudar a orientação do modelo, de modo a que o plano do sketch fique de frente para o utilizador. 10 Introdução ao SolidWorks 3. Clicar em Sketch no toolbar Sketch para abrir um novo sketch. 4. Clicar em Circle no toolbar Sketch Tools. O rato muda para . 5. Usando a origem como centro, basta clicar, mover o rato, e clicar de novo para desenhar um círculo. 6. Clicar em Dimension no toolbar Sketch Relations. O rato muda para . 7. Depois de seleccionar o círculo, , clicar de modo a posicionar a cota. 8. Escrever 32 na caixa de diálogo Modify e clicar para terminar. O círculo torna-se preto, o que indica que está completamente definido, i.e., Fully Defined. Remoção de material (cut): 1. Clicar em Extruded Cut no toolbar Features. 2. No PropertyManager do Cut-Extrude, definir a condição final, End Condition, como Through All. 3. Clicar em OK . O furo ficará definido no modelo. 11 Introdução ao SolidWorks Cotar os círculos para os furos de suporte: 1. Clicar em Dimension no toolbar Sketch Relations e clicar num dos dois círculos. 2. Clicar para posicionar a cota. 3. Escrever 7 na caixa de diálogo Modify e depois clicar . Adicionar relações para tornar os círculos idênticos: 1. Clicar em Add Relations no toolbar Sketch Relations. 2. Clicar num dos círculos. Esse objecto está listado nos Selected Entities da caixa de diálogo de Add Geometric Relations. 3. Seleccionar o segundo círculo. O SolidWorks selecciona a opção mais apropriada como default. Neste caso, Equal é o default. 14 Introdução ao SolidWorks 4. Clicar em Apply, e depois em Close. Posicionar os círculos em relação às arestas da peça: 1. Clicar em Dimension no toolbar Sketch Relations. 2. Clicar num dos círculos e na aresta mais próxima desse círculo. 3. Clicar para posicionar a cota. 4. Escrever 10 na caixa de diálogo Modify. 5. Repetir os passos 1 a 4 para o segundo círculo. 6. Clicar em Select no toolbar Sketch. Até este ponto: • Considerou-se um diâmetro para cada círculo. 15 Introdução ao SolidWorks • Posicionou-se o centro dos círculos de um modo coincidente com a linha média da face, que passa na origem. • Aplicou-se uma cota entre cada círculo e o bordo adjacente de cada círculo. O sketch está azul porque está Under Defined. Uma geometria Under Defined pode ser esticada e arrastada consoante os limites dos seus graus de liberdade. Estes graus de liberdade podem ser : Em modelos 3D há 6 graus de liberdade: • Translação ao longo dos eixos X, Y, e Z. • Rotação em torno dos eixos X, Y, e Z. Em modelos 2D há apenas 3 graus de liberdade: • Translação ao longo dos eixos X e Y. • Rotação em torno de Z (o eixo perpendicular ao plano de trabalho). Testar um sketch Under Defined (Verificar os graus de liberdade ainda existentes e tornar o sketch Fully Defined): 1. Clicar no centro de um dos círculos e arrastá-lo para cima e para baixo. 2. Clicar em Undo no toolbar Standard para fazer regressar o círculo à posição original. Clicar no centro do círculo e tentar arrastá-lo ao longo da peça (esquerda e direita). Essa operação não será possível pois existe uma cota entre a aresta e o círculo. 16 Introdução ao SolidWorks 19 Introdução ao SolidWorks Cap. 2 – Criação de uma Peça de Revolução As peças de revolução necessitam de centerlines e de um perfil. Para desenhar o perfil: 1. Clicar em New no toolbar Standard. 2. Na caixa de diálogo New SolidWorks document, seleccionar Part . 3. Clicar em Sketch no toolbar Sketch para começar um novo sketch. Por default o sketch abre no Front plane. 4. Clicar em Centerline no toolbar Sketch Tools, e desenhar uma linha vertical que passe na origem . 5. Clicar em Line no toolbarSketch Tools. 6. Reparar na dimensão que é mostrada junto ao rato e desenhar uma linha vertical com aproximadamente 102mm de comprimento. 20 Introdução ao SolidWorks 7. Usando a função Line , continuar a desenhar o perfil. 8. Clicar em Add Relations no Toolbar Sketch, e depois clicar no canto inferior esquerdo e na origem. 9. Na caixa de diálogo de Add Geometric Relations, seleccionar Horizontal, clicar em Apply, e depois Close. De notar que algumas das linhas estão agora pretas – o sketch começa a ficar definido, logo, com menos graus de liberdade. Cotar o desenho/perfil: 1. Clicar em Dimension no Toolbar Sketch. O rato transforma-se em . 2. Clicar na linha vertical próxima da centerline e arrastar a caixa da cota para a esquerda. Clicar para posicionar a cota. A caixa de diálogo de Modify surge. 3. Escrever 102mm para o comprimento da linha e clicar . 4. Cotar o resto do desenho usando os valores constantes da figura seguinte: 21 Introdução ao SolidWorks Desenhar o perfil para a nervura: 1. Na design tree de FeatureManager, clicar em Front plane, depois clicar em para abrir um novo sketch. 2. Clicar em Normal To no toolbar Standard Views para preparar o sketch para o rib. 3. Clicar em Line no toolbar Sketch Tools, e desenhar uma linha conforme indica a imagem ao lado. Este simples sketch permite extrudir a primeira nervura. Extrudir a nervura: 1. Clicar em Insert, Features, Rib. 2. No PropertyManager de Rib, fazer o seguinte: • Na secção de Thickness, clicar em Mid-plane (criar uma rib em ambos os lados do sketch) e selecionar a Rib Thickness como 10.00. • Na secção de Extrusion Direction, clicar em Normal to sketch . • Não seleccionar Draft. 24 Introdução ao SolidWorks 3. Verificar que a seta aponta para o interior. 4. Clicar em OK para completar a nervura. É possível replicar a nervura efectuada. Ao alterar a nervura inicial, essas mudanças afectarão as nervuras efectuadas como cópias paramétricas da primeira. Fazer um padrão circular a partir da nervura: Para fazer um padrão em torno do centro da peça é necessário um temporary axis. 1. Clicar em View e seleccionar Temporary Axes. É agora possível visionar o eixo central da peça. 2. Na FeatureManager design tree, seleccionar a nervura e clicar em Circular Pattern no toolbar Features. 3. No PropertyManager de Circular Pattern, efectuar o seguinte: • Clicar na caixa de Pattern Axis, e clicar depois no temporary axis. • Seleccionar a check box de Equal spacing. • Em Angle , escrever 360 deg. • Aplicar 4 como Number of instances . • A caixa de diálogo de Features to Pattern deverá listar Rib1 porque essa rib já foi seleccionada. 25 Introdução ao SolidWorks 4. Clicar em OK . Posicionar o furo: 1. Seleccionar a face indicada e clicar em Sketch para abrir um novo sketch. 2. Clicar em Normal To no toolbar Standard Views. 3. Na Design tree FeatureManager, clicar em Front plane. 4. Clicar em Centerline toolbar Sketch Tools, e desenhar uma linha que passe pelo centro da rib. 5. Começando no centro do furo, desenhar uma segunda linha a um dado ângulo da primeira linha. 6. Clicar em Dimension e aplicar um ângulo de 22.50º entre a primeira e segunda linhas. 7. Clicar em Sketch para terminar o sketch. 26 Introdução ao SolidWorks Cap. 3 – Montagem de Conjuntos Estes apontamentos pretendem ensinar a: • Abrir um documento assembly e inserir novos componentes, previamente desenhados. • Usar view tools tal como Rotate View , e Zoom to Area para facilitar a selecção correcta das faces da peça nas quais se colocam os constrangimentos, que possibilitam a montagem do conjunto final. • A escolher e utilizar o tipo de Mate mais adequado para cada situação. • Utilizar SmartMates. Abrir um Assembly: Para abrir um novo documento assembly: 1. Clicar Open e abrir MGP_Piston Plate.sldprt que está na 29 Introdução ao SolidWorks directoria \Installation_directory\Samples\tutorial\actuator\. 2. Clicar New no toolbar Standard. 3. Clicar Assembly na caixa de diálogo de New SolidWorks Document, e abrir um novo assembly, Assem1. 4. Clicar Isometric na toolbar Standard View. 5. Clicar Window, Tile Horizontally para se visualizar a janela da componente e a nova janela do assembly. 6. Arrastar MGP_Piston Plate do FeatureManager design tree da component window, e soltá-lo na origem da área gráfica do assembly original . 7. Clicar e maximizar a janela do Assem1. 8. Clicar Save e gravar o assembly como Assem1. A extensão .sldasm é automaticamente acrescentada. Introdução de Componentes: Para introduzir novas componentes utilizando o drag and drop do Windows Explorer: 30 Introdução ao SolidWorks 1. Clicar Zoom In/Out para reposicionar o piston plate e permitir uma boa visão dos componentes adicionais. 2. Clicar Select no toolbar Sketch. 3. Abrir uma sessão do Windows Explorer. 4. Diminuir e posicionar a janela de texto do Windows Explorer de modo a conseguir ver o MGP_Piston Plate e a área de trabalho por detrás deste. 5. No Windows Explorer, arrastar MGP_Piston Rod.sldprt de \Installation_directory\Samples\tutorial\actuator\, até à área de trabalho do SolidWorks. 6. Repetir o processo, colocando os três restantes componentes tal como mostra a figura. De notar que a FeatureManager design tree lista os componentes já inseridos. Para reposicionar os componentes: 1. Clicar Move Component no toolbar Assembly. 2. Arrastar o componente para a nova posição. 3. Clicar OK no Move Component do PropertyManager. Duplicar Componentes: Há dois guide rods idênticos no Assem1.sldasm. Um deles já foi introduzido (MGP_Guide Rod.sldprt). Neste caso, copia-se uma peça do assembly, criando-se assim uma nova componente. Como arrastar componentes dentro do assembly: 31 Introdução ao SolidWorks 10. Clicar Previous View de maneira a visualizar todos os componentes. 11. Depois das Selections, clicar Coincident . 12. Clicar Preview, e aceitar, ou não, o modo Anti-Aligned (On). 13. Clicar OK para aceitar o mate. Relações de Concentricidade: Para aplicar um concentric mate entre o piston rod e o piston plate: É vantajoso clicar Isometric no toolbar View Standard para ter uma melhor visualização dos componentes. 2. Clicar Zoom to Area para ampliar a área onde se encontram as entidades de mate. 3. Seleccionar a face cilíndrica do furo no piston plate, tal como mostra a figura. Face<3@MGP_Piston Plate-1> aparece no quadro das Selections. 4. Ampliar a ponta piston rod (com o corte e com o chanfro). 34 Introdução ao SolidWorks 5. Seleccionar a face cilíndrica do furo no piston rod, tal como mostra a figura. Face<4@MGP_Piston Rod-1> aparece no quadro das Selections. 6. Depois das Selections, clicar Concentric . 7. Clicar Preview para verificar os mates. Os componentes alinham-se da seguinte forma: 8. Clicar OK. 9. Clicar Cancel no caso de não estar satisfeito, e pretender fechar o Mate PropertyManager. Usar SmartMates: Pode usar-se um SmartMate para simultaneamente aplicar mates concentricos e coincidentes, tendo em conta as seguintes condições: 35 Introdução ao SolidWorks • Seleccionar a aresta apropriada em cada componente. • Ambos as componentes têm faces planas, nas quais aplicamos um coincident mate (como se indica). • Existe uma face circular em cada componente, onde aplicamos um concentric mate. É possível escolher o alinhamento da peça que estamos a montar, pressionando em Aligned ou Anti-Aligned na Property Manager. 36 Introdução ao SolidWorks 4. Na d wing wind ar no sítio onde se quer colocar a vista (o rato com o símbolo representa o centro da vista). ra ow, clic Aparece uma message box com Isometric ( True ) dimensions. 5. Clicar Yes. Ajustar as vistas: O SolidWorks possibilita a cotagem e movimentação das vistas. Cotar: 1. Clicar o botão direito do rato e escolher Properties. 2. Na caixa de diálogo Sheet Setup, mudar a Scale para 1 : 2. 3. Clicar em Ok. O alinhamento das vistas top view e right view é fixo em relação à front view. A top view pode ser movida verticalmente e a right view horizontalmente. Quando se move a front view, movem-se todas as vistas alinhadas. 39 Introdução ao SolidWorks Para mover as vistas: 1. Clicar no view border. O view border fica highlighted. 2. Para alterar o tamanho do view border, arrastar os rectângulos highlighted nos cantos e centro de cada lado. 3. Para mover a vista dentro do seu raio de acção, arrastar as highlighted border lines. Alterar as Line Fonts: As vistas podem ser alteradas para aumentar a clareza/percepção. Como o modelo tem fillets, as tangent edges que são mostradas por default podem-se tornar confusas em certas vistas. Para remover tangent edges das front, top e right views: 1. Clicar o botão direito do rato na front view na área de trabalho (área gráfica) ou no nome da vista no FeatureManager design tree. 2. Seleccionar Tangent Edge. 3. Seleccionar Tangent Edges Removed. 4. Repetir para as top e right views. Na vista isométrica, em vez de se remover as tangent edges, pode-se mudar o line font style. 40 Introdução ao SolidWorks Para mudar a font para tangent edges: 1. Clicar o botão direito do rato na isometric view ou Drawing View4 no FeatureManager design tree. 2. Seleccionar Tangent Edge. 3. Seleccionar Tangent Edges with Font. É possível visualizar todas as linhas invisíveis de certos componentes. Para acrescentar as linhas invisíveis: 1. No FeatureManager design tree, seleccionar Drawing View1, manter pressionada a tecla Ctrl e seleccionar Drawing View3. 2. Clicar em Hidden in Gray no toolbar view. Cotar as vistas: 1. Clicar um espaço branco do drawing sheet por forma a que nenhuma das vistas esteja seleccionada. 2. Clicar Insert, Model Items. 3. Na caixa de diálogo Insert Model Items, seleccionar a Dimensions check box ( enquanto a caixa de diálogo se encontrar aberta aproveite para verificar as outras opções que queira seleccionar para outro drawing ). 4. Clicar na Include items from hidden features check box caso esteja seleccionada. 41 5. Clicar no OK para cotar. Nota: Para ver o nome da cota deixar o rato sobre a mesma por alguns instantes. Introdução ao SolidWorks 4. Seleccionar as cotas 30mm e 60mm. 5. Clicar Align Collinear/Radial para alinhar as cotas. 6. Seleccionar as cotas 15mm e 30mm e alinhá-las também. Adicionar um Hole Callout: Hole Callouts estão disponíveis nos drawings. Se se mudar a dimensão de um furo no modelo, o símbolo actualiza automaticamente. Deve-se adicionar um hole callout ao drawing view2 antes de terminar. 1. Clicar Hole Callout no toolbar Annotation. 2. Clicar na circunferência do furo. A caixa de diálogo Modify Text of Dimension aparece com símbolos correspondentes ao furo seleccionado numa coluna do lado esquerdo. Criar a callout note nas duas filas de cima acrescentando texto e seleccionando símbolos. Pode-se visualizar o texto actual na Preview window. Neste caso, a maior parte de informação já se encontra presente. 44 Introdução ao SolidWorks 3. Posicione o ponteiro no princípio da fila de cima e escreva 2X para indicar que o furo existe duas vezes no modelo. A nota é visualizada na Preview window enquanto se cria. 4. Clicar OK. 5. Clicar Hole Callout novamente para voltar ao ponteiro Select. Agora pode-se arrastar o callout note para o posicionar. 45 Introdução ao SolidWorks Assim, o drawing fica terminado. 2% 467 THRU LU GIST q 46