Aide pour Solidworks

Ce n'est pas nouveau, beaucoup d'utilisateurs de Solidworks se retrouvent bloqués pour réaliser certaines formes. Ils lancent des appels au secours et inondent les forums de diverses questions. Ces forums sont très nombreux ; ce blog pourra donc s'ajouter à la longue liste des aides pour Solidworks. C'est vrai que certains détails peuvent agacer. C'est toujours "très simple quand on sait" mais combien de tentatives et d'échecs avant d'obtenir satisfaction !

Je vous propose donc de répondre à vos interrogations :

• Comment dessiner un ressort ?



• Comment faire un perçage sur une forme cylindrique ou même quelconque ?



• Comment faire un lissage simple ? Un lissage élaboré, avec des courbes guides ?
  

• Comment dessiner une pièce 3D d'après une photo, un dessin, un croquis ?

Je vais bientôt vous donner quelques exemples mais si vous avez déjà des questions, envoyez-moi un commentaire et je m'efforcerai de vous proposer des solutions.

Méthodes de conception

La méthode utilisée dépend du contexte. Vous ne travaillerez pas de la même façon si :

• vous partez de "zéro"
• vous vous appuyez sur un plan papier, sur un plan numérique 2D
• vous ne disposez que d'une image, d'une photo...
• vous êtes un inventeur "libre"
• vous êtes soumis au respect d'un cahier des charges très strict
• ...etc.

Exemples :

A) Si je désire concevoir de A à Z un véhicule (disons une moto !) en définissant au préalable sa géométrie, je commence par créer un fichier pièce dans lequel je trace une ou plusieurs esquisses pour fixer les cotes principales :

• diamètre des roues
• empattement
• angle de châsse
• position de l'axe de bras oscillant
• position de l'axe de vilebrequin
• position de l'axe du pignon de sortie de boîte
• schéma de suspension (basculeur, biellettes diverses)

Ces esquisses sont faciles d'accès et transformables à l'infini.
Elles piloteront tous les fichiers pièces et assemblages du mécanisme.

B) Si je réalise une petite conception d'après une photo (par exemple concevoir une modification d'un train d'atterrissage d'avion léger) je place cette photo dans un fichier pièce en veillant à la mettre à l'échelle à l'aide d'une dimension connue. Bien sûr, il est préférable que la photo du mécanisme soit le plus proche possible d'une vue plane suffisamment explicite. L'usage d'un téléobjectif est alors recommandé pour limiter les erreurs de perspective.

Je construit alors le nouveau mécanisme en m'appuyant sur cet image pour m'aider à tenir compte des proportions et encombrements du système d'origine. Ceci permet en même temps de donner au "client" un aperçu assez réaliste de la conception envisagée. Il faut ensuite affiner les dimensions pour correspondre à l'interface de fixation réelle, choisir les éléments standards adaptés (visserie, roulements...) comme pour toute conception mécanique.

C) On peut aussi réaliser un assemblage en commençant par des dessins pièces par pièces, avec ou sans relations entre elles. Si le mécanisme n'est pas trop compliqué et qu'on ne travaille pas de manière industrielle, ça peut suffire.

D) Un activité fréquente du dessinateur CAO est la récupération de pièces dessinées sur plans papier ou numérisées en 2D (Autocad par exemple). La 2ème possibilité est évidemment plus confortable car elle ne nécessite pas la saisie manuelle de toutes les cotes. Le problème est bien sûr plus complexe quand il s'agit d'un mécanisme complet pour lequel il faut respecter les contraintes géométriques et d'assemblage de la conception initiale.

E) Enfin, vous pouvez être amené à travailler directement depuis des données 3D, avec le même format que le vôtre ou non. Vous pouvez alors rencontrer des problèmes de compatibilité mais le plus difficile n'est pas là. Ce qui risque de vous perturber, c'est la manière avec laquelle les auteurs précédents ont construit leurs pièces et leurs assemblages. La lecture d'un arbre de création est parfois délicate, pas toujours dans votre langue ou avec des termes assez explicites. Si vous travaillez à plusieurs sur un même projet, je vous invite donc à faciliter la tâche de vos collaborateurs en indiquant en clair les fonctions réalisées pour chaque pièce. Exemple : à la place de "Enlèvement de matière extrudée 12" inscrivez "Alésage de la portée de roulement". C'est plus compréhensible !

Cette liste de méthodes n'est pas exhaustive. Les méthodes peuvent également se combiner entre elles. Quel que soit votre choix, soyez rigoureux et organisé. La CAO n'admet pas l'approximation.

Assemblage complet du monocylindre

On commence par créer un NOUVEAU fichier d'assemblage.
On y insère un nouveau composant qui y sera fixé : le carter 'fichier ouver au préalable).
On ouvre les autres pièces ou assemblages nécessaires à la construction complète du mécanisme :

• ensemble bielle et coussinets


• ensemble piston et axe


• vilebrequin

Le vilebrequin est placé grâce à deux contraintes d'assemblage : une coaxialité entre deux surfaces cylindriques et une coïncidence entre deux plans.

Vous aurez remarqué qu'il est souvent pratique de développer l'arbre de construction (feature manager) pour sélectionner les entités (comme des plans) à mettre sous contrainte.

En ajoutant un MOTEUR CIRCULAIRE sur le vilebrequin, on peut créer une simulation :

Insertion des sous-ensembles bielle-coussinets et piston-axe :

L'ensemble bielle-coussinets est lié aux vilebrequin par une coaxialité. L'ensemble piston-axe est ensuite lié à l'ensemble bielle-coussinets par une coaxialité et une coïncidence.

Pour permettre d'ajouter la dernière contrainte sans erreur, le piston est placé au voisinage du cylindre, proche de sa position définitive, en utilisant la commande DÉPLACER COMPOSANT.

On ajoute alors une contrainte de coaxialité entre le piston et le cylindre.

Le moteur circulaire placé sur le vilebrequin permet de réaliser l'animation finale.

Assemblage du piston et de son axe

J'ai choisi de regrouper les pièces "piston" et "axe" dans un même assemblage. Celui-ci deviendra un sous -assemblage du monocylindre complet, au même titre que le groupe de pièces "bielle" et "coussinets de bielle". Ceci permet de construire un assemblage bien structuré, où les contraintes sont indiquées en chaque groupe cinématique (un groupe cinématique est un ensemble de pièces encastrées ensemble, c'est-à-dire sans aucun mouvement relatif).

On ouvre les fichiers des pièces "piston" et "axe".

On crée un nouveau fichier d'assemblage dans lequel on insère un premier composant (le piston). Celui-ci est fixé dans l'espace (mise en coïncidence des repères).

On insère un deuxième composant (l'axe)

et on ajoute les contraintes d'assemblage nécessaires : une coaxialité (en sélectionnant les surfaces cylindriques)

et une coïncidence de plans.

Ainsi, l'axe se place au milieu du piston.

Remarque : le choix de l'ordre d'assemblage n'est pas celui d'un ordre réaliste ; en effet, la bielle devrait être placée avant.

Mais, encore une fois, ce monocylindre est ultra simplifié et non fonctionnel. Il n'est qu'un support d'apprentissage de Solidworks.

Je n'ai pas détaillé la construction de ces deux pièces. De même, le carter ne fera pas l'objet d'une étude approfondie.

Si vous voulez les fichiers de ces pièces, allez sur l'onglet Téléchargement.

 

Assemblage de la bielle avec ses coussinets

Ouvrir au moins les 3 fichiers de pièces concernées par l'assemblage à créer.
Faire un Nouveau Fichier de type Assemblage.

Insérer la bielle en la choisissant dans la liste de gauche. Placer la pièce en mettant en coïncidence son origine avec celle de l'assemblage. Enregistrer ce fichier assemblage.

Faire Fenêtre Mosaïque horizontale, pour afficher simultanément le fichier assemblage et les fichiers pièces des coussinets. Le fichier de la pièce BIELLE peut être fermé.

Sélectionner chaque coussinet par son nom inscrit en haut de l'arbre de création et faire glisser la pièce pour la déposer dans le fichier assemblage contenant déjà la bielle.

Le fichier assemblage contient alors 3 pièces :

- la bielle qui est "fixée" (un f est présent à gauche du nom de la pièce dans l'arbre de création Feature Manager)

- le coussinet bielle-piston

- le coussinet bielle-vilebrequin

L'icône en forme de TROMBONE va permettre de définir les contraintes d'assemblage en éliminant petit à petit les degrés de liberté entre les pièces.

On définit par exemple en 1er une contrainte de coaxialité entre 2 surfaces cylindriques :

- alésage de la bielle

- surface extérieure du coussinet

Ensuite, on arrête axialement le coussinet dans la bielle avec une contrainte de coïncidence entre 2 surfaces planes. Remarque : on aurait pu aussi sélectionner le plan FACE de chaque pièce car elles ont toutes les deux été construites avec une extrusion par plan milieu de part et d'autre du plan FACE.

On recommence l'opération avec le deuxième coussinet et on obtient ainsi un assemblage de 2 pièces, le groupe cinématique BIELLE (constitué de la bielle et de ses 2 coussinets).

Remarque : il y a toujours (f) inscrit à côté de la bielle qui signifie qu'elle est fixée dans le fichier assemblage mais on voit écrit (-) à côté de chaque coussinet. Cela veut dire qu'ils ont encore des degrés de liberté. Ils peuvent bouger. C'est normal, il subsiste un degré de liberté en rotation. Chaque coussinet peut tourner autour de son axe. Cette rotation n'a pas été supprimée car elle est sans incidence sur l'assemblage voulu. Il n'y a pas de position angulaire privilégiée. Si on le souhaite, il suffit de rajouter une contrainte de coïncidence ou au minimum de parallélisme entre deux plans pour bloquer la rotation des coussinets dans la bielle.

Création des pièces : bielle et coussinets

Pour dessiner la bielle, j'ai commencé par une esquisse dessinée dans le plan FACE.

L'origine est placée au centre de l'alésage côté piston.

L'axe longitudinal de la bielle est réalisé avec une ligne de construction horizontale.

Les arcs de cercles aux extrémités sont parfaitement tangents aux côtés rectilignes.

(Ces relations géométriques apparaissent sous forme de symbole).

La première fonction est une extrusion, réalisée symétriquement de part et d'autre du plan face (extrusion par plan milieu). Ceci est préférable compte tenu des plans de symétrie géométriques de la pièce et pour faciliter sa mise en place ultérieure dans l'assemblage, indépendamment de son épaisseur.

On réalise ensuite la poche (ou "creux" ou "évidement") par une esquisse tracée sur une des faces latérales. On utilise l'outil de décalage des entités.

La fonction est un enlèvement de matière par extrusion. Au lieu de choisir une profondeur fixe, on a choisi de creuser jusqu'à une certaine distance du plan milieu de la pièce (plan de face).

Pour terminer la pièce, il suffit de répéter cet enlèvement de matière par une fonction de symétrie. Ceci est facilité par le choix de départ de la position du plan face comme plan milieu de la pièce.

Les coussinets sont des pièces réalisées simplement par une fonction d'extrusion à partir d'une esquisse dans le plan, constitué de deux cercles concentriques, centrés sur l'origine.

Le message suivant vous montrera comment réaliser l'assemblage de ces 3 pièces...

Assemblage : moteur monocylindre

Nous allons voir comment on peut dessiner toutes ces pièces et les animer comme dans cette vidéo :

Ce mécanisme est constitué de plusieurs pièces ou assemblages de pièces :

- le vilebrequin,

- la bielle et ses coussinets,

- le piston et son axe,

- le carter moteur et cylindre

Remarque : ces pièces sont fortement simplifiées par rapport à des pièces réelles mais le but recherché dans ce blog étant l'apprentissage pas à pas d'un logiciel de CAO, cette simplification est volontaire. Tel qu'il est représenté, ce moteur "ne marche pas". Vous pouvez tout aussi bien dire que c'est un compresseur !