Solid Works - Basico, Notas de estudo de Engenharia Mecânica

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S olid W orks

Módulo Básico

Felipe Patrício Vignoli, Brasília – 2004

Apostila

S olid W orks

Segunda edição

Felipe Patrício Vignoli

Graduando em Engenharia Mecatrônica

Universidade de Brasília

Faculdade de Tecnologia

[email protected]

[email protected]

Sumário

• 1. Entendendo como o programa trabalha
  • 1.1 AutoCAD vs SolidWorks.....................................................
  • 1.2 Organização dos arquivos..................................................
  • 1.3 Estrutura da tela principal.................................................
• 2. Desenho de um espelho de interruptor 1.4 Facilidade na ambientação e customização......................4.
  • 2.1 Realizando o projeto..........................................................
• 3. Desenhando uma chave de fenda/philips
  • 3.1 Concepção do projeto.......................................................
  • 3.2 Criação da parte metálica................................................
    • 3.2.1 Desenho da chave Philips......................................
    • 3.2.2 Desenho da chave de fenda ...................................
  • 3.3 Desenho do corpo da ferramenta.....................................
  • 3.4 Realizando a montagem da ferramenta............................
• 4. Desenho de um amortecedor
  • 4.1 Projetando o embolo.........................................................
  • 4.2 Projetando o recipiente....................................................
  • 4.3 Desenhando a mola..........................................................
  • 4.4 Montando o amortecedor.................................................
• 5. Detalhamento 2D
  • 5.1 Projetando as vistas.............................................................

1. Entendendo como o programa trabalha

A chave para um rápido aprendizado do SolidWorks é entender como o programa trabalha. Uma vez ambientado com a interface do programa, e entendendo suas possibilidades e limitações, será mais fácil realizar um projeto mais complexo.

1.1 AutoCAD vs SolidWorks

A primeira pergunta que vem à cabeça de um engenheiro quando houve falar do SolidWorks é se ele é melhor que o AutoCAD. Esse questionamento é muito natural, afinal todos dejam um programa que seja mais produtivo. Porem, deve-se ter cuidado ao responde-la afinal trata-se de dois programas com filosofias completamente diferentes.

O AutoCAD é um programa vetorial, o que quer dizer que as linhas que comportam o desenho são tratadas como vetores. Neste programa é necessário indicar todas as dimensões do objeto ou desenho no momento de sua criação. Quando é desejável modificar alguma dimensão que saiu errada, na maioria das vezes a única solução é apagar e fazer tudo de novo. Isso demanda muito tempo no projeto de um produto, porém, num programa vetorial o projetista não precisa estar constantemente atento para manter relações lógicas no desenho.

O SolidWorks é um programa paramétrico, baseado em entidades. Denomina-se de entidade cada parte individual do conjunto de peças de um produto. Neste tipo de programa as dimensões e a própria geometria da peça são tratados como parâmetros para a construção do objeto. Assim, não há a preocupação de dimensionar o projeto no mesmo momento de sua criação, pois é possível modificar facilmente suas dimensões e relações quando for necessário. A grande facilidade que um programa paramétrico nos traz é a liberdade de modificação, mas ao mesmo tempo o projetista precisa estar constantemente atento para manter as relações lógicas do projeto e realizá-lo com mais organização.

Quando comparados para o uso de um mesmo fim, como por exemplo um projeto mecânico, com certeza o programa paramétrico é o que traz uma maior produtividade. O AutoCAD vem se tornando um programa utilizado para detalhamentos 2D muito importante na arquitetura e engenharia civil, por exemplo. A Autodesk®, empresa responsável pelo AutoCAD vem se aprimorando para incorporar em seus produtos as

1.3 Estrutura da tela principal

A figura 1 ilustra a situação de um projeto do tipo Part :

Figura 1: Tela principal A área representada por 1 contém a maioria dos comandos relacionados a vista dos modelos (isométrica, topo, lateral, detalhamento visual, pan, zoom, filtros de seleção) e filtros de seleção (seleção seletiva ou combinada de linhas, vértices, pontos, superfícies, objetos etc...). Na área representada por 2 encontram-se todos os features (extrude, fillet, chamfer, sketch etc. )realizados no nosso desenho. Essa área é chamada de FeatureManager design tree.

A organização da FeatureManager design tree é de extrema importância para o bom andamento da criação do desenho. No topo da lista encontram-se os planos básicos, que são o front, right e top, e ponto de origem. Os features ficam organizados segundo uma hierarquia seguindo a ordem de realização. Quando há uma discordância entre os features um símbolo de exclamação em vermelho aparece ao lado do feature que apresenta o problema.

Em 3, há as ferramentas para iniciar um Sketch (rascunho, esboço), seja ele 2D ou 3D e ferramentas de desenho 2D Em 4, encontram-se as ferramentas que serão utilizadas para criar sólidos 3D, planos, origens relativas, eixos, superfícies, e execução dos nossos features. A disposição dessas áreas não é uniforme, mas há uma tendência em se dispor as barras de ferramentas nessas posições indicadas.

1.4 Facilidade na ambientação e customização

Todos os botões das ferramentas que aparecem da área de trabalho são auto- explicativos. Repousando o curso no mouse em cima de cada botão por uns segundos, o nome da ferramenta aparece junto ao cursor e a explicação do que a ferramenta realiza aparece na barra de status, que se encontra no canto inferior da tela. Alguns botões não vêm incorporados à sua respectiva barra de ferramenta, cabendo ao usuário inseri-los na barra de acordo com a sua necessidade. Como exemplo, veja como inserir alguns botões na área de trabalho que serão de grande utilidade para os desenhos a serem realizados.

• Na barra de ferramentas principal, que se encontra no canto superior da tela, vá em “ Tolls → Customize...”. Uma janela “ Customize” se abrirá. Selecione “ Commands ”. Em “ Categories”, selecione “Sketch”. Na área “buttons”, você verá o botão , responsável por criar um 3D Sktech. Clique neste botão e o arraste para a barra “Sketch”, que se encontra na tela principal. Faça o mesmo para o botão , responsável por mover um entidade ignorando as relações existentes, e para o botão , que nos permite rotacionar, escalonar, e transladar um sketch e também para o botão “Convert Entities” , na barra “Sketch tools”. No momento, não é necessário entender para que esses comandos são utilizados pois será falado deles novamente mais adiante. Mantenha a janela aberta, por enquanto.

Para aumentar a agilidade na execução dos comandos associa-se um atalho no teclado para os comandos mais utilizados. Para criar um atalho:

2. Desenho de um espelho de interruptor.

O desenho de um espelho de interruptor é bastante simples, sendo uma boa introdução para a familiarização com o programa. Para abrir um novo projeto de uma peça, no

menu principal vá em “File” → “New...” e selecione o arquivo do tipo Part e clique

em “OK”. Antes de iniciar o projeto vá em “View”→ “Toolbars”. Certifique-se de que as barras de ferramenta abaixo estejam selecionadas:

• Curves; Features; Reference Geometry; Sketch; Sketch Relations; Sketch Tools; Standard; Standards View; Tools; View.

Ao final, o desenho abaixo deverá ter sido criado:

2.1 Realizando o projeto

1. É aconselhável já gravar o seu desenho antes mesmo de começa-lo. Assim, a medida que ele for construído só é preciso pressionar Ctrl+S de tempos em tempos para salvar o projeto. Nomeie o arquivo como “espelho.sldprt”.

2. Toda vez que um Sketch(esboço) for feito, é preciso selecionar o plano de trabalho onde o esboço será realizado. No topo de “FeatureManager Design Tree” você encontra os planos básicos de trabalho. Selecione o plano “Front”. 3. Selecionado o plano “Front”, clique em “Sketch” para abrir um ambiente de esboço. Desenhe um retângulo com quaisquer dimensões. Não há a preocupação de dimensioná-lo no momento em que a construção é feita, é possível fazer isso mais tarde. 4. Clique no vértice inferior à esquerda do retângulo. Pressione a tecla Ctrl e clique na origem do sistema. Repare que no canto esquerdo aparece uma janela “Properties” com os pontos selecionados presentes em “Selected Entities”. Nesta janela serão estabelecidas as relações das entidades selecionadas. Note que não há ainda nenhuma relação estabelecida. Adicione uma relação clicando em “coincident” , na área “Add relations”. 5. Agora sim, clique no botão “Dimension” e dimensione o desenho de acordo com o desenho aseguir. Para inserir o tamanho de cada linha, após o comando “Dimension” estar ativo, é só clicar em cima da linha e entrar com o valor desejado. Note que após o dimensionamento todas a linhas ficaram pretas.. Isto quer dizer que elas já estão totalmente definidas e que nenhuma relação a mais pode ser inserida. Caso você adicione mais alguma relação, ocorrerá um erro de sobre definição, ou seja seu desenho possue mais informações para efeitos de cálculo do que ele precisa. O retângulo se tornaria vermelho e nenhuma feature poderia ser aplicada até que o problema fosse resolvido. Quando o desenho estiver corretamente dimensionado clique em “Extrude”. Insira uma profundidade de 7mm. Clique em “OK”. Repare que automaticamente você saiu da área do “Sketch1”.

8. Selecione o plano “Right” no “Featuremanager Design Tree” e inicie um novo

Sketch clicando no botão para tal fim. Faça um contorno como visto na figura abaixo. A linha horizontal deve ir da parte de traz do desenho até o inicio do chanfro criado. Para realizar o arco, utilize a ferramenta “Centerpoint Arc”. Feche o contorno com um linha vertical que vai do fim do arco até o inicio da linha horizontal. Repare que o desenho agora possue linhas pretas, ou seja está totalmente definido, portanto não é necessário , nem possível, adicionar dimensões à este desenho. Feche o “Sketch3”

9. Faça agora com que esse perfil gerado siga a linha de contorno construída na parte de traz, formando um sólido. Para isso, clique no botão “Sweep”. Na área “Profile and Path”, selecione o “Sketck3” como o “Profile” e para o “Path”, selecione o “Sketck2”. Repare que ele automaticamente mostra um perfil como preview , caso a opção “Show Preview” esteja marcada. Se a opção estiver marcada e o preview não aparecer na tela, é por que há algo de errado. Provavelmente o perfil não está coincidindo com a linha do caminho.

10. Crie agora uma cavidade na parte de traz, dando ao desenho um aspecto em concha.

Para isso use o comando “Shell”: Clique no botão “Shell”. No campo “Thickness” entre com o valor 1mm, que será a espessura da parede do nosso sólido. Em “Faces to Remove”, selecione a face da parte de traz do sólido “Face<1>”. Clique em “OK”.

11. Selecione agora a face frontal e inicie um novo “Sketch”. Na barra “View”, clique

em “Normal to” , para mudar a vista de forma que ela fique normal ao plano de trabalho. Faça um desenho como o da figura abaixo. Primeiro desenhe o retângulo e depois o dimensione. Para garantir que ele ficará centralizado na face, desenhe uma linha de centro horizontal que vai da mediana da lateral esquerda à mediana da lateral direita. Faça outra linha de centro vertical que vai da mediana da linha superior à mediana da linha de centro que acabou de ser construída. Usando “Dimension”, dimensione a linha superior do retângulo a uma distância de 15mm da linha de centro horizontal, que foi criada. Faça também uma outra dimensão que indique que a linha lateral do retângulo está à 6mm da linha de centro vertical. Não feche o Skecht.

3. Desenhando uma Chave de Fenda/Philips

A maneira mais eficiente de aprender os comandos do SolidWorks é testar o seu funcionamento na prática. Apenas com a experiência pode–se perceber as possibilidades e limitações de cada comando. Portanto, um desenho de uma chave de fenda é uma boa introdução aos comandos do programa.

3.1 Concepção do projeto

O objetivo da construção da chave é que este seja um produto versátil. Portanto, será construída uma ferramenta que poderá ser utilizar como uma chave philips ou uma chave de fenda. Para isso, basta retirar a parte metálica e inverte-la e recoloca-la no corpo da ferramenta novamente. Veja na figura 2 o desenho que estará pronto ao final desta seção.

Figura 2 – Chave de Fenda/Philips

3.2 Criação da parte metálica.

13. Vá em “File” → “New...”. Abra um novo arquivo do tipo Part. Por segurança já o salve com o nome “metal.sldrt”.

14. Selecionado o plano “top”, clique em “Sketch” para abrir um ambiente de esboço. Faça um círculo em qualquer área do plano. Não há a preocupação em dimensionar o círculo logo que ele é construído. É possível dimensioná-lo depois. 15. Já feito o circulo dimensione-o. Clique em “Dimension” , na barra “Sketch Relation”, clique no circulo e insira 5mm, no campo de dimensão. 16. Aperte Ctrl , e segurando esta tecla, selecione a origem do sistema e o centro do círculo. Repare que no canto esquerdo aparece uma janela “Properties” com os pontos selecionados presentes em “Selected Entities”. Nesta janela estabeleça as relações de nossas entidades selecionadas. Note que não há ainda nenhuma relação estabelecida. Adicione uma relação clicando em “coincident” , na área “Add relations”. Repare que o circulo passou de azul para preto. Isso quer dizer que nenhuma relação a mais pode ser inserida, ele já está totalmente definido. 17. Clique em “extrude” , para construir um cilindro. Como dimensão da altura do cilindro, escolha 60mm. Clique em “OK”.

20. Realize uma extrusão bidirecional. Para isso, após clicar no botão “Extrude”, selecione em “Direction 1” uma altura de 0.5mm. Selecione a caixa “Direction 2” e coloque a mesma altura. Clique em “OK”. 21. Clique em para ver as linhas escondidas. Selecione as duas vértices indicadas, e

clique em “Fillet”. Selecione um raio de 1mm e clique em “OK”. Selecione para esconder as linhas novamente. O resultado final devera ser como o da figura abaixo.

22. É muito simples modificar alguma coisa que não ficou de acordo com o desejado. Como você já deve ter percebido, no “FeatureManager design tree” estão todos os features que foram realizados, ou seja as duas extrusões e o fillet. Se você quiser mudar o raio do fillet por exemplo, basta clicar com o botão direito do mouse em “fillet” e clicar em “Edit Definition”. A janela do fillet irá se abrir novamente. Mude o raio de 1mm para 0.5 e de “OK”. Repare que o raio do fillet mudou. Você poderia fazer o mesmo para alterar a altura de extrusão do cilindro. Clicando em “+” ao lado de “Extrude2” no “FeatureManager design tree” pode-se ver o Sketch2, que é o retângulo que foi criado.

Clique com o botão direito do mouse nesse feature e escolha “Edit Sketch”. O ambiente de trabalho volta a ser o Sketch de construção do retângulo. Nenhum outro feature feito depois dele pode ser visualizado. Mude a dimensão de 7mm para

6.5mm. De “OK” e saia da área de “Sketch” clicando em. Repare que a alteração foi feita. Mantenha todas as alterações realizadas.

23. Cilque em “Mirror”. Clique no campo de “Mirror Face/Plane” e depois selecione a base do cilindro, a mais perto da origem. Este será o nosso plano de referência para o espelhamento. Caso você quisesse espelhar apenas uma entidade você poderia ter escolhido o campo “Features to Mirror” e escolheria o fillet, por exemplo. Como é desejável espelhar o corpo inteiro selecione o campo “Bodies to Mirror” e escolha o sólido já criado. Certifique-se que “Merge Solids” esteja selecionado.Clique em “OK”.

3.2.1 Desenho da chave philips

24. Para criar a ponta referente à chave Philips selecione a face da base superior e

clique em Sketch. Selecione “Convert Entities”. Um círculo com o perfil da base superior é criada. Realize um “extrude” com profundidade de 7mm. O cilindro superior apenas aumenta de tamanho. Repita os passos: selecione novamente a base superior, crie um novo “Sketch”, clique em “Convert Entities”. Agora repita o comando de “extrude” porém com uma profundidade de 3.5mm e clique em “Draft” e insira um ângulo de 35º. Salve o seu projeto.