آموزش پیشرفته نرم افزار سالیدورکس – جعبه ابزار sheet metal

آموزش گام به گام پیشرفته نرم افزار سالیدورکس – جعبه ابزار sheet metal

در دومین سری از آموزش نرم افزار سالیدورکس قصد داریم تا به آموزش گام به گام جعبه ابزار sheet metal بپردازیم. با توجّه به گستردگی و حجم بسیار زیاد مطالب در این جعبه ابزار، سعی می‌کنیم تا این آموزش را در دو مثال جداگانه توضیح دهیم تا بتوانیم دستورات بیشتری را در مثال های مرتبط به خود، بررسی کنیم.

در مثال اوّل در یک حالت بسیار ساده و ابتدایی، به بررسی دستورات اوّلیه و اصلی این جعبه ابزار می‌پردازیم و در ادامه آن، طراحی هواکش و همچنین پانچ کردن را یاد می‌گیریم. در مثال دوم با توجه به آنچه در مثال اوّل به کار بستیم و همچنین دستورات و نکات جدید، به طراحی یک سینک به عنوان یک مثال کاربردی می‌پردازیم.

همانطور که احتمالاً می‌دانید منظور از sheet metal در نرم افزارهای مختلف همان ورقکاری می‌باشد. برای فعال کردن این جعبه ابزار، روی یکی از اسامی جعبه ابزار ها در نوار بالا که در شکل نشان داده شده است کلیک راست و سپس گزینه جعبه ابزار sheet metal را فعال می‌کنیم.

با کلیک روی گزینه sheet metal جعبه ابزار فعال می‌شود.

ابتدا در sketch، در front plane یک شکل ساده همچون شکل زیر رسم می‌کنیم:

بعد از خروج از sketch به جعبه ابزار sheet metal می‌رویم. در آنجا اولین گزینه سمت چپ را با عنوان Base flange/tab مشاهده می‌کنیم.

گزینه base flange اولین گام برای ورود به ورقکاری در نرم‌افزار است.

تفاوت flange و tab در این است که flange یعنی پروفیلی باز مانند تصویری که ما در مثال خود رسم کردیم و تصویرش را در بالا مشاهده می‌کنید را عمق داده و تبدیل به ورق کنیم. اما در tab ما یک پروفیل و شکل بسته، مانند مستطیل را ضخامت می‌دهیم که در مثال‌های بعدی در توضیح مثال سینک خواهیم دید. حال با توجه به این توضیخات روی این گزینه کلیک می‌کنیم. نرم‌افزار، به صورت خودکار پروفیل را می‌شناسد و پروفیل را همچون تصویر زیر در می‌آورد تا آماده تغییرات باشد.

حال اگر به سمت چپ نگاه کنیم، نوار ابزار مرتبط به این دستور را مشاهده می‌کنیم که تصاویر آن ها به همراه توضیحات در زیر آمده است.

در تصویر سمت راست، در دو گزینه ابتدایی می‌گوید که جهت و اندازه ضخامت‌دهی خود را برای این پروفیل مشخص کنید. می‌توانید این کار را برای دو جهت نیز انجام دهید. برای راحتی کار این ضخامت‌دهی را در یک جهت و به صورت Mid plane انجام می‌دهیم.

در همان تصویر سمت راست، در قسمت sheet metal parameters،گزینه ابتدایی، جهت تعیین ضخامت ورق است و گزینه دوم، جهت تعیین شعاع داخلی قسمت منحنی شکل می‌باشد که در تصویر زیر نشان داده شده است.

ضخامت را روی دو میلی‌متر و همچنین شعاع داخلی قسمت انحنادار را رو دو میلی‌متر تعیین می‌کنیم. حال به توضیح دو گزینه‌ای که در تصویر سمت چپ هستند، می‌پردازیم. اگر بخواهیم خیلی کوتاه، معنای bend allowance را توضیح دهیم باید گفت که برای محاسبه طول کلی ورقی که مثلاً در همین مثال داریم، باید عدد 80 و 200 یعنی اندازه‌های خطوط ابتدایی پروفیل را با عددی که روی محیط انحنا قرار دارد، جمع کنیم که به آن bend allowance می‌گوییم. برای محاسبه آن، رابطه ای ریاضی وجود دارد که یکی از پارامتر های آن رابطه، همین K factor است که در همان قسمت مشاهده می‌کنید. این فاکتور به شعاع انحنا و ضخامت و جنس و فاصله تار خنثی تا لبه بستگی دارد.

سعی میکنیم تا bend allowance را از روی k factor تغییر ندهیم و همچنین عدد پیش فرض را بدون دلیل و محاسبه تغییر ندهیم.

درباره گزینه آخر کهauto relief میباشد باید گفت که در ادامه در قسمتی که قیچی زدن را توضیح میدهیم، به کاربرد auto relief نیز اشاره خواهیم داشت. پس مقدمات اولیه شروع ورق انجام شد، حال گزینه تایید را می‌زنیم.

گزینه بعدی، گزینه flatten در گوشه راست جعبه ابزار می‌باشد که با کلیک کردن بر روی آن برای بار اول، ورق شما از قسمتی که خم دارد، کاملا مسطح میشود و اگر دوباره روی آن کلیک کنیم به حالت اولیه خم‌دار خود باز می‌گردد.

بعد از استفاده از دستور flatten برای بار اول

هم چنین اگر خواستیم فایل ورقکاری طراحی شده خود در نرم‌افزار را به یک لیزرکار بدهیم باید در قسمت save as، فایل ورقکاری خود را با پسوند dxf ذخیره کنیم. بعد از اینکه این کار را انجام دادیم، در محیط کاربری نرم‌افزار در سمت چپ، نوار ابزاری باز می‌شود که در آن گزینه های مختلفی وجود دارد. طبیعتا در قسمت export باید گزینه sheet metal انتخاب شود. مثلاً اگر گزینه bend lines را فعال کنید، در فایل شما پس از تایید، خطوط خم را نیز می‌گذارد.

بعد از انتخاب پسوند dxf فایل نهایی که بعد از تایید کردن فایل ذخیره شده به صورت dxf خواهید داشت.

حال به سراغ بررسی یکی از ابزار های مهم و کاربردی این جعبه ابزار یعنی Edge Flange می‌رویم:

بعد از کلیک بر روی گزینه مذکور، نوار ابزار آن را با گزینه های مهم و کاربردی در سمت چپ مشاهده می‌کنیم:

به طور کلی کاربرد edge flange آن است که به شما کمک کند تا در ورقکاری خود با ابزار های متعدد لبه های ورق خود را با زوایا و انحنا ها و طول های مختلف کشیده تر کنید و شکل های مختلفی را به وجود آورید. خواهید دید که از همین ابزار در سینک خود استفاده خواهیم کرد.

در تصویر سمت راست در کادر آبی لبه مورد نظر را انتخاب می‌کنیم. سپس با کلیک مجدد بر روی صفحه برای مشخص شدن طول این ورق، همچون شکلی خواهیم داشت:

در همین موضوع flange parameters، گزینه اول برای تعیین شعاع داخلی انحنا است. اما گزینه دوم زمانی کاربرد دارد که شما بیش از یک لبه را در کادر آبی رنگ تعریف می‌کنید. در آن موقع می‌توانید با این گزینه که gap distance نام دارد، فاصله گپ بین آن‌ها را تنظیم کنید که چنین حالتی را در شکل زیر می‌توانید مشاهده کنید که دو لبه با هم فاصله خواهند داشت:

در موضوع بعدی در همان تصویر سمت راست در قسمت angle ، می‌توانیم زاویه آن را با محور افقی‌ تغییردهیم. نکته ای که وجود دارد آن است که برخی گزینه ها در موضوع های بعدی یعنی موضوع های تصویر سمت چپ، فقط در زاویه بزرگتر مساوی 90 درجه فعال هستند. مثلا ًهمانطور که در شکل زیر معلوم است، خم در 108 درجه قرار دارد:

در گزینه بعدی در تصویر سمت چپ، در flange length طول این پروفیل خود را مشخص می‌کنیم. این طول را با فرض اینکه در حالت blind می زنیم، سه روش برای محاسبه دارد:

اگر از طریق آیکون سمت چپ یعنی outer virtual sharp محاسبه کند، اگر به شکل خود آیکون دقت کنیم، یعنی اینکه طول را از سر پروفیل تا پشت خم محاسبه می‌کند اما در آیکون وسط، طول را از سر flange تا جلوی انحنا محاسبه می‌کند. در آیکون سمت راست هم ابتدا خط مماسی بر روی خم موازی سر flange رسم می‌کند و سپس طول بین این دو را حساب می کند که در حالت 90 درجه فرقی با حالت اول نخواهد داشت. طول خود را به طور فرضی روی 60 میلی‌متر می‌گذاریم.

در قسمت بعدی یعنی flange position ، در پنج گزینه به ما درباره نحوه قرار گیری flange خود اختیار می‌دهد که هر کدام از این پنج حالت در آیکون خود، شکل دقیقشان مشخص است. گزینه بعدی یعنی custom bend allowance نیز در base flange شرح داده شد. حال به شرح گزینه آخر یعنی custom relief type یا همان قیچی‌زنی می‌پردازیم.

برای این امر باید به یک نکته مهم اشاره کرد . در تصویر سمت راستی که بالاتر برای نوار ابزار edge flange گذاشته شد، در همان قسمت Flange parameters گزینه ای به اسم edit flange profile وجود دارد . اگر روی این گزینه کلیک کنیم ، sketch فعال می‌شود. نکته اینجاست که همزمان با این اتفاق پنجره ای باز می‌شود که در زیر مشاهده می‌کنید. فعلاً کاری به آن نداشته باشید.

پنجره ای که به گزینه های آن تا قبل از انجام کار خود دست نمی‌زنیم. در نهایت روی گزینه

Finish کلیک می‌کنیم.

بعد از اینکه sketch شما فعال شد، اگر مشاهده کنید به خوبی می‌توانید دریابید که دورتادور پروفیل شما خط مشکی کشیده شده است. در اینجاست که می توانید با نگه داشتن روی خطوط پروفیل و جابجا کردن آن ها، به جای اینکه پروفیل را در سر تاسر عرض ورق داشته باشیم، در بخشی از آن خواهیم داشت. همچنین می‌توانیم طول پروفیل را هم عوض کنیم که توصیه میشود از همان قسمت flange length انجام شود.

حال اگر در همان پنجره‌ای که توضیح دادیم که فعلاً با آن کاری نداریم، روی گزینه finish کلیک کنیم، سپس به لبه های برش زده شده در قسمت انحنای پروفیل دقت کنیم، می بینیم که برش یا قیچی که زده شده است شکل مشخصی برای خود دارد. این مسئله دقیقا همان چیزی است که به auto relief مربوط می‌شود. یعنی می توان شکل برش زده شده را در آن عوض کرد.

حال اگر دوباره از طریق کلیک راست روی گزینه edge flange در درخت دستورات و edit feature به edge flange باز گردیم، اگر به قسمت custom relief type برویم، خواهیم دید که می‌توانیم شکل انتهایی مدل قیچی‌زدن را در بین سه گزینه obround و tear و rectangle عوض کنیم. توصیه میشود که عدد ratio را تغییر ندهید.

حال روی قسمت افقی ورقی که در ابتدا ساختیم، می‌خواهیم با کمک دستور vent یک هواکش درست کنیم.

ابتدا روی این قسمت افقی یک sketch تعریف می‌کنیم. سپس همچون شکل زیر چند دایره متحد المرکز رسم می‌کنیم.

حال یک طرح دلخواه یا هر طرح دیگری را به عنوان هواکش خود روی این دایره‌ها رسم می‌کنیم. سپس به سراغ گزینه vent در جعبه ابزار sheet metal می‌رویم که علامت هواکش را در کنارخود به همراه دارد.

طرح دلخواه خطوط روی دوایر. این خطوط می‌توانند به صورت منحنی نیز باشند.

بعد از انتخاب گزینه vent خواهید دید که در اولین گزینه ، در قسمت boundary باید دایره بیرونی رابه عنوان شرایط مرزی معرفی کنیم. سپس در قسمت ribs خطوط صاف رسم شده را مشخص می‌کنیم و همچنین در قسمت spars دایره های داخلی را مشخص می‌کنیم. هم چنین در هر دو گزینه ribs و spars ضخامت را با توجه به سایر اندازه ها تعریف می‌کنیم . حالا چنین شکلی داریم :

در آخرین گزینه یعنی fill in boundary نیز می‌توانیم با انتخاب یکی از دوایر داخلی، آن را به طور کامل پر کنیم. مثلاً اگر دایره کوچک را انتخاب کنیم، هواکش بدین صورت میشود:

موضوع بعدی که می‌خواهیم درباره آن صحبت کنیم، بحث پانچ کردن است بدین منظور باید در کتابخانه، design library را فعال کنیم.

اگر به کتابخانه رفتید و مشاهده کردید که design library برای شما فعال نیست از طریق آدرس زیر و گزینه مشخص شده در تصویر آن را معرفی و فعال کنید :

C:\ProgramData\SOLIDWORKS\SOLIDWORKS 2019

البته عدد 2019 با توجه به ورژن نصب شما می‌تواند متفاوت باشد.

توجه کنید که پوشه program data در local disk احتمالا یک پوشه مخفی است .پس از طریق view آن را به نمایش بگذارید.

حال در تصویر زیر میبینید که design library فعال شده است:

حال اگر در design library در دو پوشه feature و forming tools گشتی بزنید اشکال و اجسام مختلفی را می‌بینید که می‌توان آن را روی ورق پانچ کرد یا شکل داد. مثلا ًدر پوشه features در قسمت sheet metal می‌خواهیم شکل زیر را پانچ کنیم:

بدین منظور روی شکل مورد نظر نگه داشته و آن رابه صورت drag and drop روی ورق می‌بریم و پانچ را انجام می‌دهیم.

همچنین در نوار ابزار سمت چپ محیط کاربری، در قسمت size dimension میتوانید پارامتر های مختلف شکل پانچ شده را تغییر دهید.

در پوشه های forming tools هم عملیاتی مشابه همین عملیات پانچ کردن را خواهیم داشت مانند شکل زیر که یک louver است.

تفاوت این دو پانچ مختلف، در نوار ابزار سمت چپ است. در این نوار ابزار، همچون پانچ اول، شما هم به صورت دستی، هم با کمک اندازه گذاری در قسمت position می‌توانید محل قرار گیری این louver را به طور دقیق مشخص کنید. اما تفاوت هایی نیز وجود دارد. در قسمت زاویه می‌توانید زاویه مورد نظر خود را تعیین کنید یا حتی با flip tool آن را به طور کامل برگردانید. بعد از تایید کردن خواهیم دید که فرم دهی همچون شکل سمت چپ زیر انجام شده است.

حال به مثال پایانی این آموزش می‌رسیم. جایی که در آن می‌خواهیم، به هدف تثبیت آنچه تا کنون روی یک ورق خم شده ساده یادگرفته ایم و همچنین یادگیری چند دستور جدید در حین یک مثال کاربردی درست کردن یک سینک دوتایی را در کنار هم ببینیم.

به همین منظور، دیگر با فایل قبلی که ساخته شد، کاری نداریم. یک part جدید باز کرده و در sketch یک مستطیل همچون شکل زیر در top plane رسم می‌کنیم.

حال در جعبه ابزار sheet metal در گزینه base flange/tab که در ابتدای آموزش دیدیم، آن را با ضخامت دو میلی‌متر به ورق تبدیل می‌کنیم. همان طور که در ابندای آموزش اشاره کردیم، اینجا که پروفیل ما بسته است به آن tab می‌گوییم.

برای ایجاد سینک باید یک پانچ سینک بسازیم و سپس به design library اضافه کنیم. پس تا اینجای ورق خود را ذخیره و سپس یک part جدید باز می‌کنیم. در پارت جدید ابتدا در sketch یک مربع 500 در 500 رسم می‌کنیم و سپس مقدار 300 تا آن را حجم می‌دهیم. همچنین در همان قسمت حجم دهی گزینه draft یعنی شیب را فعال کرده و دو تا سه درجه شیب می‌دهیم:

در شکل می‌بینید که دو درجه شیب دادیم که رو به بیرون است

حال تمامی لبه های این مکعب را fillet می‌زنیم با ذکر یک نکته: در دستور فیلت گزینه‌ای وجود دارد به نام set back parameter که در آن گوشه های مکعب را انتخاب می‌کنیم تا تیزی نقاط گوشه را بگیرد و از تمرکز تنش جلوگیری کند و در نهایت گزینه set all را می‌زنیم.

بعد از فیلت زدن به شعاع حدود 30 میلی‌متر و هم‌چنین استفاده از گزینه setback چنین جسمی داریم.

حال روی سطح زیرین این مکعب یک اسکچ تعریف کرده و دایره‌ای همچون شکل زیر روی آن رسم کرده که لوله چاه سینک می‌باشد. سپس فاصله لوله تا لبه ها را تعیین می‌کنیم. در گام بعدی، این دایره را به عمقی که چندان اهمیت ندارد حجم می‌دهیم.

همچنین باید توجه کرد سر چاه سینک نیز فیلت زده شود.

در گام بعدی برای مهار تیزی قسمت بالایی سینک، ابتدا روی سطح بالایی یک اسکچ تعریف می‌کنیم. سپس یک مستطیل بزرگتر از سطح بالایی جسم تعریف می‌کنیم. سپس این متسطیل را رو به بالا حجم می‌دهیم .باید حواسمان باشد که در این امر حتما تیک گزینه merge فعال شود. حالا بین این مکعب مستطیل تازه ایجاد شده و سطح بالایی سینک فیلت می‌زنیم که رو به بیرون خواهد بود. بعد از ایجاد فیلت از طریق extrude cut مکعب مستطیل بالایی را حذف می‌کنیم:

در هنگام فیلت زدن، باید فیلت رو به بیرون باشد بعد از extrude cut کردن مکعب مستطیل بالایی چنین جسمی داریم

حال باید به نکته‌ای بسیار مهم در بحث فرم‌دهی اشاره کنیم آن هم اینکه در فرم‌دهی ، feature های پانچ ما باید یکی از دو رنگ زرد به معنای فرم‌دهی یا قرمز به معنای کندن و حذف کردن را داشته باشند. برای رنگ دادن از قسمت color استفاده می‌کنیم یا از دستور forming tool در نوار ابزار sheet metal بهره می‌گیریم. در مثال سینک تنها لوله پایینی باید قرمز باشد و بقیه زرد باشند. در دستور forming tool منظور از stopping face همان صفحه بالایی است که پس از فیلت بین دو مکعب مستطیل به وجود آمد و همچنین در قسمت faces to remove هم باید قسمت هایی که برای رنگ قرمز، یعنی کندن هستند انتخاب شود. در نهایت داریم:

در آخرین گام از ساخت پانچ سینک، از سطح بالایی سینک با ایجاد یک اسکچ جداگانه روی آن یک convert می‌گیریم تا جهت پانچ مشخص باشد.

حال که پانچ طراحی شد برای اضافه کردن آن به design library، ابتدا آن را باز کرده، سپس در پوشه forming tool یک پوشه درست می‌کنیم و نامی برایش می‌گذاریم. سپس وارد آن پوشه شده و برای اضافه کردن پانچ به آن، پس از ذخیره کردن پانچ کافی است تا نام سمت چپ گوشه بالا که علامت زرد رنگ پارت کنارش است و مثلا ًنوشته part2(default) را دارد، در این پوشه drag and drop کنیم . نکته اینجاست که در صورت انجام این کار فایل به صورت پارت در این پوشه ذخیره می‌شود. بهتر است بعد از انجام این کار یک بار هم فایل پانچ خود را با فرمت form tool در این پوشه ذخیره کنیم تا اگر حین استفاده از پانچ با فرمت پارت به مشکلی خوردیم، این فایل به کمک ما بیاید.

منظور از قسمتی که باید درگ و دراپ شود هایلایت شده است باید داخل پوشه سینک که هایلات شده دراپ شود

نکته: برای drag and drop حتما سنجاق ثابت ماندن قسمت کتابخانه را در گوشه سمت راست بالای آن فعال کنید.

بعد از آنکه فایل را در پوشه قرار دهید در نوار سمت چپ صفحه‌ای می‌آید. میتوانید نام مورد نظر پانچ را انتخاب و سپس تایید کنید:

حال که تمامی مراحل مربوط به طراحی پانچ سینک را انجام دادیم به ورق اولیه خود با ضخامت دو میلی‌متر باز می‌گردیم. همچون یک پانچ ساده آن را برداشته و روی ورق قرار دهید تا پانچ شود. سپس به تنظیم کردن موقعیت می‌پردازیم. هم چنین از ابزار angle به نحوی استفاده می‌کنیم که چاه سینک در سمت راست بالا باشد تا با سینک دوم جور در‌آید. مثلاً در این مثال، با قرار دادن زوایه روی 180 درجه، چاه سینک در سمت راست بالا خواهد بود:

تنظیم موقعیت مکانی سینک

چاه سینک در سمت راست بالا است

به همین صورت سینک دوم را هم می‌زنیم به صورتی که چاه آن در سمت چپ بالا باشد.

در سمت راست ورق نیز می‌توانید به دلخواه خودتان پانچی برای قسمت آب چکان سینک تعبیه کنید و با pattern آن را تکرار کنید.

همچنین می‌توانیم با دستور edge flange لبه پشتی را بالا بیاوریم:

آخرین دستوری که در این بخش یاد خواهیم گرفت، دستور Hem است که به منظور خم کردن ورق در لبه‌ها بر روی خود، استفاده می‌شود. در جعبه ابزار sheet metal روی گزینه Hem کلیک می‌کنیم:

در قسمت edges، لبه مورد نظر را مشخص می‌کنیم. در زیر این قسمت، دو آیکون می‌بینیم که یکی خم کردن را زیر لبه انجام می‌دهد و دیگری بیرون آن انجام می‌دهد.

در قسمت type هم چهار حالت دارد. کار اصلی ما با حالت سمت چپ است که حالت بسته است. بقیه حالات، اشکال مختلف خم کردن هستند. همچنین باید توجه داشت که این خم کردن میتواند روی لبه یا زیر آن باشد که جهت آن را با فلش هایی که در قسمت edge‌ است تنظیم می‌کنیم. در نهایت، طول خم شدن را در قسمت سایز مشخص می‌کنیم و اگر بیش از یک لبه را مشخص کرده بودیم فاصله بین دو hem باید تنظیم شود.

خم شدن ورق در‌ زیر لبه در این تصویر مشخص است.‌

در بخش دوم آموزش sheet metal، سعی می‌کنیم تا بقیه دستور های این جعبه ابزار را آموزش داده و در نهایت نقشه گیری را در فایل های ورقکاری توضیح دهیم.