Jak sparametryzować liczbę wystąpień w szyku za pomocą równań w SOLIDWORKS?

Modelowanie parametryczne 3D pozwala na kontrolowanie kształtu, wymiarów oraz specyficznych elementów projektu za pomocą zmiennych czy równań. W SOLIDWORKS mamy do dyspozycji szereg narzędzi pozwalających sparametryzować nasze części oraz złożenia z zastosowaniem różnych technik. Korzystanie z modeli opartych na równaniach, zarówno na poziomie pojedynczych części, jak i całych zespołów jest dla konstruktorów dużym usprawnieniem podczas wprowadzania modyfikacji w projektach. Odpowiednie przygotowanie i wykorzystanie parametryzacji pozwala na symulację różnych scenariuszy projektowych z poziomu jednego okna dialogowego.

Rola parametrów w modelowaniu CAD

Główną cechą modelowania w systemach CAD oraz jego ogromną zaletą jest możliwość całkowitego zdefiniowania wszystkich charakterystyk naszego modelu. Parametry pozwalają nam opisać zarówno wymiary czy materiał projektowanej części, jak również umożliwiają powiązanie jednej cechy z inną. Rezultatem jest pełna przewidywalność tego, jak będą zachowywać się poszczególne obszary elementu przy zmianach niektórych własności (np. długości czy średnicy części).

Symulacja komputerowa i analiza parametryczna w inżynierii

Zanim przystąpimy do fizycznej produkcji, nowoczesne środowiska projektowe pozwalają przeprowadzić zaawansowane testy wirtualne. Symulacja komputerowa oraz pogłębiona analiza parametryczna dają konstruktorom możliwość sprawdzenia, jak zachowa się cały mechanizm pod wpływem zmieniających się obciążeń lub gabarytów. Dzięki temu optymalizacja kształtu odbywa się już na etapie cyfrowego prototypu, co drastycznie skraca czas wdrażania produktu na rynek.

Metoda analityczna a numeryczny opis zachowania konstrukcji

W procesie projektowania opartego na cyfrowym odwzorowaniu rzeczywistości kluczową rolę odgrywa metoda analityczna. Połączenie klasycznych obliczeń z systemami CAD umożliwia stworzenie precyzyjnego narzędzia, jakim jest numeryczny opis geometrii i właściwości materiałowych. Pozwala to na pełną kontrolę nad zachowaniem modelu poddawanego różnym wariantom obciążeń.

Jak poprawnie utworzyć parametryczną część w SOLIDWORKS? Wykorzystanie zmiennych globalnych i równań.

Zanim przejdziesz do wprowadzania wymiarów, pamiętaj, że odpowiednia analiza parametryczna pozwala z góry określić, jak model będzie reagował na modyfikacje. Aby sterowanie wymiarami dla poszczególnych operacji było przejrzyste, warto na początku utworzyć zmienne globalne o nazwach, które jednoznacznie wskazują na konkretne cechy elementu. Prostym przykładem będzie prostokątna blaszka z otworami. Ilość otworów oraz ich wielkość będzie skorelowana z wymiarami arkusza blachy.

Na początku utwórz dowolny, prostokątny arkusz blachy. Aby „uchwycić” parametr jej grubości – w momencie wygenerowania elementu zmienna globalna trafia do tabeli w oknie Równani. Dostęp do tego okna dialogowego znajdziesz w menu Narzędzia > Równania.

Następnie określ kolejne zmienne globalne, które zostaną wykorzystane zarówno do sterowania wymiarami blachy, jak również do zdefiniowania cech otworowania.

Powróć teraz do pierwotnego szkicu prostokąta, na podstawie którego SOLIDWORKS stworzył arkusz blachy. Powiąż wymiary szkicu z istniejącymi zmiennymi globalnymi. Od tego momentu modyfikację wymiarów szkicu możesz dokonywać za pomocą zmiany wartości parametrów z poziomu okna dialogowego Równania.

Stwórz szkic dla otworu. W analogiczny sposób powiąż jego wymiary ze zmiennymi globalnymi. Korzystając z szyku liniowego operacji w prosty sposób stworzysz otworowania na całym elemencie. Natomiast jego parametryzacji dokonasz z użyciem zmiennych globalnych.

Rezultatem jest w pełni sparametryzowany model bryłowy. Modyfikacji jego głównych cech dokonasz bez konieczności bezpośredniej edycji pojedynczych operacji w drzewku FeatureManager – zarządzanie zmiennymi, a co za tym idzie, wymiarami modelu jest dostępne z poziomu okna dialogowego Równania.

Powyższy przykład korzysta z nieskomplikowanego modelu. Jego utworzenie miało na celu w przystępny sposób przedstawić, jak korzystać ze zmiennych globalnych oraz równań podczas modelowania w SOLIDWORKS.

Praktyczne przykłady zastosowania parametryzacji modeli

Jednym z najbardziej jaskrawych przypadków, gdzie pełna parametryzacja modelu nie tylko usprawnia, lecz jest wręcz konieczna do poprawnego zaprojektowania elementu jest tworzenie ewolwenty opisującej kształt koła zębatego. Taka analiza parametryczna jest nieoceniona m.in. przy projektowaniu mechanizmów zębatych, gdzie zmiana jednego parametru wpływa na całość geometrii. Podczas projektowania takich skomplikowanych mechanizmów bardzo przydatna okazuje się tradycyjna metoda porównawcza, która pozwala zestawić ze sobą różne warianty konstrukcyjne przed wdrożeniem ostatecznego projektu.

Dzięki wykorzystaniu równań jesteś w stanie odtworzyć idealny zarys zębów. Zmieniając wartość parametrów takich jak moduł normalny, liczbę zębów czy kąt przyporu masz możliwość tworzyć nieograniczoną liczbę konfiguracji kół zębatych korzystając z raz zaprojektowanego modelu. Tworzenie ewolwenty koła zębatego zostało opisane w artykule Jak stworzyć ewolwentę koła zębatego w SOLIDWORKS?

Jak sparametryzować liczbę wystąpień elementów?

Parametryzację liczby wystąpień komponentów w szyku najłatwiej przedstawić na praktycznym przykładzie modelu metalowego przęsła ogrodzeniowego. Intencją projektu jest, aby pionowe belki znajdowały się w stałej odległości od siebie (np. 100 mm), a ich liczba automatycznie dostosowywała się do gabarytów modelu. W takich projektach kluczowa jest identyfikacja kluczowych czynników geometrii, która pozwala na poprawne powiązanie wymiarów.

Tego typu zaawansowane podejście do automatyzacji – oparte na zastosowanie różnych technik modelowania geometrycznego – świetnie sprawdza się również wtedy, gdy w grę wchodzi modelowanie systemów zarządzania dokumentacją w bazach danych przedsiębiorstwa.

1. Na początku utwórz parametry sterujące projektem w oknie Równania:
   • wysokość oraz szerokość – przechowują ogólne gabaryty stelaża.
   • D (dystans) – określa stałą odległość (odstęp) między belkami.
   • n – zmienna definiująca liczbę wystąpień belek w zależności od długości stelaża.

Ponieważ obiektem bazowym jest belka środkowa, a szyk rozchodzi się symetrycznie w dwóch kierunkach, całkowita liczba elementów w szyku wyraża się wzorem:

N = 2 × n + 1

(gdzie: n to liczba wystąpień na jedną stronę, a 1 to belka środkowa).

2. Następnie utwórz szkic, na którym będzie bazowała konstrukcja spawana, i powiąż jego wymiary z utworzonymi wcześniej zmiennymi globalnymi.

3. Wykorzystaj profile z bibliotek konstrukcji spawanych, aby utworzyć główne elementy. Możesz dodać również standardowe elementy bryłowe, np. na zakończeniach słupków.

4. Teraz pozostaje powielić belki za pomocą operacji Szyk liniowy. Do jego definicji wykorzystaj wcześniej przygotowane parametry:

• Ponieważ belka stanowiąca bazę dla szyku znajduje się na środku elementu, zastosuj szyk w dwóch kierunkach.
• Aby kierunki szyku działały stabilnie przy zmianie szerokości modelu, w polu odniesień geometrycznych wskaż odpowiednio krawędź wspornika poprzecznego.
  

Od teraz każda zmiana szerokości przęsła ogrodzeniowego będzie miała bezpośredni wpływ na ilość belek, automatycznie przebudowując model zgodnie z wprowadzonymi równaniami. Przeprowadzona wcześniej analiza parametryczna całego projektu znacznie ułatwia ten proces.

Metoda porównawcza i ocena systemów projektowych

W celu oceny różnych parametrów, a także ich optymalizacji bardzo często stosowana jest metoda porównawcza. Umożliwia ona zestawienie ze sobą różnych wariantów geometrii, a przeprowadzanie analiz porównawczych pozwala na stałą kontrolę parametrów systemu podczas zmian w projekcie. Z kolei dokładna analiza czynników wpływających na zachowanie złożenia oraz kompleksowa ocena różnych systemów i systemy informacyjne wspierające zarządzanie danymi o produkcie (PDM/PLM) sprawiają, że cały proces tworzenia dokumentacji staje się transparentny i w pełni kontrolowany na każdym etapie rozwoju przedsiębiorstwa.

Znaczenie parametryzacji systemów a systemy informacyjne

Wdrażanie zaawansowanych rozwiązań w biurze projektowym wymaga powiązania programu CAD z narzędziami klasy PDM/PLM, co bezpośrednio wpływa na obieg danych w firmie. Istotnym elementem staje się wówczas identyfikacja kluczowych czynników wpływających na wydajność oraz modelowanie systemów zarządzania wspierające codzienne zadania konstruktorów.

Analiza systemów zarządzania i badania systemów zarządzania

Ocena efektywności obiegu dokumentacji technicznej, dokonywanie optymalizacji parametrów, doskonalenie systemów zarządzania czy też ocena różnych systemów pozwalają na rzetelną analizę różnych aspektów funkcjonowania firmy, co prowadzi do optymalizacji kosztów i czasu pracy całego przedsiębiorstwa.

Model oparty na równaniach – podsumowanie

Powyższe przykłady przedstawiają, jak wiele wnosi parametryzacja modeli w kontekście zautomatyzowania procesów projektowych. Z pewnością można stwierdzić, że zastosowanie opisanych technik nie jest tyle usprawnieniem, lecz koniecznością w prowadzeniu w pełni sterowalnej, przejrzystej dokumentacji. Każda kolejna iteracja projektu udowadnia, że opisywana metoda porównawcza znacząco przyspiesza walidację poprawności wykonanych modeli 3D.

W przypadku napotkania problemów z parametryzacją lub pojawienia się dodatkowych pytań zachęcamy do kontaktu z naszym działem wsparcia technicznego. Dla osób początkujących przygotowaliśmy również kompleksowe szkolenia, które pozwolą w pełni opanować możliwości programu SOLIDWORKS. A czy Twój aktualny model oparty na równaniach działa tak płynnie, jak tego potrzebujesz w codziennej pracy nad projektami?