Практикум по компьютерному моделированию геометрии изделий с использованием SolidWorks

Г.А. Щеглов, А.Б. Минеев

Практикум по компьютерному  
моделированию геометрии изделий  
с использованием SolidWorks

Учебное пособие

Федеральное государственное бюджетное  
образовательное учреждение высшего образования  
«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана  
(национальный исследовательский университет)»

ISBN 978-5-7038-5092-3 

УДК 515.91(075.8)
ББК 22.151.3 
 
Щ-32 

Издание доступно в электронном виде по адресу

ebooks.bmstu.press/catalog/92/book2024.html

Факультет «Робототехника и комплексная автоматизация»

Кафедра «Инженерная графика» 

Рекомендовано Научно-методическим советом  

МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебного пособия

© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019
© Оформление. Издательство  
 
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019 

 
Щеглов, Г. А.

Щ-32  
Практикум по компьютерному моделированию геометрии изделий с 

использованием SolidWorks : учебное пособие / Г. А. Щеглов, А. Б. Минеев. — Москва : Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019. — 182, [2] с. : ил. 

ISBN 978-5-7038-5092-3 

Рассмотрены базовые правила построения с использованием современных 

компьютерных технологий электронных геометрических моделей машиностроительных деталей и сборочных единиц, способы управления геометрическими данными, а также приемы создания электронных чертежей на основе электронных 
геометрических моделей. Содержит материал для проведения восьми практических 
занятий на компьютере в широко распространенном пакете SolidWorks.

Для студентов 2-го курса МГТУ им. Н.Э. Баумана, обучающихся по специаль
ности 24.05.01 «Проектирование, производство и эксплуатация ракет и ра кетнокосмических комплексов» и изучающих дисциплину «Инженерная графика». 

УДК 515.91(075.8)
ББК 22.151.3 

Предисловие

Учебное пособие соответствует программе учебной дисциплины «Инженерная графика» и предназначено для студентов специальности «Аэрокосмические системы», изучающих основы геометрического моделирования, 
а также освоивших основы начертательной геометрии и инженерной графики, владеющих навыками проекционного черчения, знающих основные 
стандарты ЕСКД, а также обладающих знаниями в области аналитической 
геометрии и информатики.
Цель пособия — освоение базовых приемов построения и управления 
электронными геометрическими моделями (ЭГМ) и созданными на их 
основе электронными чертежами. Это позволит подготовить высококвалифицированного специалиста, обладающего компетенциями и навыками 
геометрического моделирования в среде САПР.
Предметная область пособия предусматривает изучение основных приемов работы в распространенном пакете SolidWorks, где имеется удобный в 
освоении интерфейс, предоставляющий пользователю широкие возможности создания и редактирования твердотельных объектов с использованием 
большинства современных технологий моделирования.
Задачей учебного пособия является предоставление студенту учебного 
материала в объеме 16 ч, способствующего овладению:
•• базовыми знаниями об основных терминах и определениях, изложенных в стандартах ЕСКД, регламентирующих разработку электронных 
конструкторских документов; знаниями о видах ЭГМ, способах их параметризации; знаниями о принципах построения структуры ЭГМ на основе 
фичерсов (FBM), построения базовых геометрических элементов на основе 
ограничений (CBM), построения ЭГМ на основе конструктивной модели 
твердого тела (CSG), описания геометрических форм на основе граничного 
представления (B-Rep);
•• методами построения ЭГМ деталей, сборочных единиц и электронных 
чертежей на их базе, создания нескольких конфигураций ЭГМ, использования реквизитов электронных документов в электронных чертежах;
•• начальным уровнем практических навыков применения программы 
SolidWorks для управления готовыми геометрическими моделями, построения геометрического элемента-фичерса на основе эскиза, создания ЭГМ 
деталей на базе системы фичерсов, построения ЭГМ сборочных единиц, 
выпуска электронных чертежей, оформленных в соответствии с ЕСКД как 
для деталей, так и для сборочных единиц с автоматическим построением 
спецификаций.
Пособие содержит материал для проведения восьми практических занятий на компьютере в среде версии SolidWorks 2015, однако может использо

Предисловие

ваться и в более современных версиях программы с поправкой на обновления в интерфейсе. Пособие не заменяет авторизованные учебные пособия 
и материал справочной системы SolidWorks, которые настоятельно рекомендуется использовать при самостоятельной работе. 
Первое занятие предназначено для знакомства с основными принципами создания электронных документов и построения интерфейса SolidWorks. 
Второе занятие посвящено ознакомлению с принципами построения ЭГМ 
и управления готовой геометрической моделью. На первых занятиях используются ЭГМ, заранее подготовленные преподавателем по инструкциям, приведенным в приложении. На третьем занятии изучаются базовые 
приемы построения ЭГМ деталей. На четвертом занятии рассматриваются 
приемы построения ЭГМ деталей сложной формы. Пятое занятие знакомит 
с приемами построения конфигураций ЭГМ деталей. На шестом занятии 
изучаются базовые приемы построения ЭГМ сборочных единиц. На седьмом занятии рассматриваются приемы построения электронных чертежей 
на базе ЭГМ деталей и сборочных единиц. Восьмое, заключительное, занятие содержит пример использования реквизитов электронных документов 
при автоматизированном построении спецификации сборочного чертежа. 
В приложениях 1, 2 приведено описание ЭГМ, используемых на занятиях 1 
и 2, а в приложении 3 — дополнительные задания для самостоятельной работы по моделированию деталей.
Пособие будет полезно при проведении практических занятий как под 
руководством преподавателя, так и при самостоятельном изучении графического пакета. В последнем случае задания первых двух занятий допускается 
сначала прочесть, а затем после освоения приемов создания ЭГМ вернуться 
к ним снова, создав модели из приложения 1.
Предполагается, что студенты будут последовательно выполнять упражнения, предложенные в рамках занятий, что обеспечит необходимое для закрепления практических навыков количество повторений базовых операций 
моделирования. 
Авторы будут признательны всем читателям, пожелавшим высказать замечания и предложения по содержанию учебного пособия.

Введение

Современные тенденции развития информационных технологий виртуальной разработки изделий требуют воспитания специалистов-инженеров, 
воспринимающих цифровую среду разработки технических систем как естественную и единственно возможную в условиях жесткой конкуренции.
Студент в процессе обучения инженерной деятельности непрерывно 
сталкивается с необходимостью решения задач геометрического моделирования в целях выбора формы и размеров элементов конструкций.
Основной формой представления результатов проектно-конструкторской деятельности в настоящее время являются математические модели геометрии изделий, реализованные в виде компьютерных программ 
и баз данных. Современные государственные стандарты, в частности 
ГОСТ Р 57412—2017, регламентируют процессы разработки изделий с использованием технологий компьютерного моделирования.
Согласно новым стандартам ЕСКД [1–3], основой информационной 
поддержки изделий становится ЭГМ изделия. При таком подходе технологии компьютерного проектирования (CAD-технологии) играют в процессе 
учебного проектирования на профилирующих кафедрах университета основополагающую роль, которая раньше отводилась машиностроительному черчению. Соответственно CAD-программы построения электронных 
чертежей прошлого поколения (так называемые электронные кульманы) 
в настоя щее время заменены CAD-программами параметрического твердотельного моделирования, позволяющими работать с базами данных геометрических элементов, составляющих ЭГМ, и генерировать на их основе чертежи. Форма и размеры изделия в таких базах данных описываются 
специфическими структурами геометрических данных, для построения и 
управления которыми требуются особые навыки. Развитию этих навыков 
посвящено настоящее пособие.

ЗАНЯТИЕ 1. ОСНОВЫ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО  
МОДЕЛИРОВАНИЯ

Цель занятия — освоение основных принципов геометрического моделирования и основных функций интерфейса программы SolidWorks.
Компьютеризация процесса конструирования в технике основана на замене бумажной документации на электронную, обладающую существенно 
большими функциональными возможностями. При наличии соответствующей квалификации у конструктора такая замена позволяет значительно повысить конкурентоспособность разрабатываемых изделий.
Поскольку электронная документация основана на законах информатики, изучение компьютерных технологий конструирования (англ. термин 
ComputerAided Design — CAD), обозначаемых в литературе «CAD-технологии» или просто аббревиатурой CAD, необходимо начинать с общих основ 
построения электронных документов.

Упражнение 1.1. Программа геометрического моделирования 

Задание 1.1. Ознакомьтесь с основными понятиями предметной области.
SolidWorks — комплекс компьютерных программ геометрического моделирования, предназначенный для выпуска конструкторской документации 
на основе современных технологий обработки информации.
Электронный документ (ДЭ) — это структурированный набор данных, создаваемых программно-техническим средством — компьютером 
(ГОСТ 2.051—2006). 
Данные  — формализованный вид представления информации, который 
пригоден для интерпретации, обработки и передачи по каналам связи (стандарт ISO/IEC 2382:2015).
ВНИМАНИЕ! Пользователь может работать в SolidWorks как в графическом редакторе или на электронном кульмане для рисования и черчения, однако более эффективно использовать SolidWorks в качестве системы 
управления данными о геометрии изделия, которая, подчиняясь командам 
пользователя, формирует изображения в автоматическом режиме.

Задание 1.2. Запустите приложение SolidWorks и ознакомьтесь с интерфейсом. 
Данная программа является Windows-приложением и содержит все стандартные элементы интерфейса (рис. 1.1): главное окно, строку меню, панель 
инструментов, панель задач, строку состояния. 

Упражнение 1.2. Создание нового электронного документа

Рис. 1.1

ВНИМАНИЕ! Строка меню сделана свертываемой. Для фиксации меню 
в развернутом состоянии необходимо нажать мышью на элемент управления 
«кнопка» (см. рис. 1.1) в конце строки меню.

Упражнение 1.2. Создание нового электронного документа

Задание 1.3. Выберите команду меню «Файл/Новый». Откроется окно 
выбора типа документа (рис. 1.2).
К электронным конструкторским документам, определяющим геометрию изделия и другие данные, необходимые для ее изготовления и контроля, относятся (ГОСТ 2.102—2013):
•• электронные модели, содержащие математическое описание свойств 
физического изделия. Электронная модель изделия (ЭМИ) должна содержать полный набор конструкторских, технологических и физических параметров согласно ГОСТ 2.109—73, необходимых для интерпретации набора 
данных в автоматизированных системах визуализации, выполнения математического моделирования, разработки технологических процессов и др.;
•• электронные чертежи, содержащие изображения деталей и сборочных 
единиц. Изображения могут быть построены вручную с использованием 
чертежных программ-редакторов, так называемых электронных кульманов, 
или в автоматическом режиме на основе электронной геометрической модели.

Занятие 1. Основы геометрического моделирования

SolidWorks работает с тремя основными типами ДЭ:
1) файлами электронных моделей деталей с расширением *.sldprt;
2) файлами электронных моделей сборочных единиц с расширением 
*.sldasm;
3) файлами электронных чертежей *.slddrw. 
Базовым ДЭ в SolidWorks является модель детали (рис. 1.3). Модель сборочной единицы строится на основе моделей деталей и других сборочных 
единиц. Электронный чертеж может быть построен на основе моделей детали или сборки (см. рис. 1.3).

Рис. 1.3

Задание 1.4. Создайте новую модель детали. При этом откроется 
окно ДЭ, показанное на рис. 1.4. SolidWorks позволяет одновременно работать со множеством ДЭ (число открытых окон ограничено объемом опе
Рис. 1.2 

Упражнение 1.3. Два представления электронного документа

ративной памяти). При работе с активным документом в окне приложения 
открывается лента команд Command Manager, содержащая наиболее часто 
используемые инструменты.

Упражнение 1.3. Два представления электронного документа

Любой ДЭ имеет два представления данных: внутреннее и внешнее.
Задание 1.5. Изучите внутреннее представление ДЭ. 
Внутреннее представление ДЭ хранится в виде базы данных в цифровом формате. Формат базы данных SolidWorks изменяется от версии 
к версии. ВНИМАНИЕ! Файлы старых версий открываются в новых версиях SolidWorks, а файлы новых версий не открываются в старых версиях 
SolidWorks.
База данных — это специальным образом структурированная система 
организации данных, имеющая свою схему данных, в которую входят элементы данных и связи между ними, определяющие схему данных. 
Элемент данных — смысловой элемент информации, для которого определены идентификатор, позволяющий отличать один элемент от другого, 
логическое описание содержания, формат данных и способ их кодирования 
(ГОСТ 2.611—2011).
Схема данных ДЭ укрупненно состоит из двух частей: содержательной 
и реквизитной. 

Рис. 1.4 

Занятие 1. Основы геометрического моделирования

Содержательная часть включает необходимую информацию об изделии. 
Эта часть может содержать текстовую, графическую, а также мультимедийную информацию. 
Реквизитная часть состоит из структурированного по назначению набора атрибутов, включающих реквизиты и их значения. Номенклатура 
реквизитов ДЭ установлена ГОСТ 2.104—2006. В реквизитную часть ДЭ допускается вводить дополнительные реквизиты с учетом особенностей применения и обращения ДЭ.
Например, содержательная часть ДЭ типа электронный чертеж может 
включать изображение в векторном или растровом формате, а реквизитная 
часть — атрибуты основной надписи: наименование чертежа, масштаб листа, массу детали и пр. 
Электронная модель изделия (ЭМИ) по сравнению с электронным чертежом содержит более полную информационную модель изделия. Согласно ГОСТ 2.054—2013, содержательная часть ЭМИ, как правило, состоит из 
ЭГМ изделия и может включать дополнительную информацию, например 
технические требования. Реквизитная часть ЭМИ содержит произвольное 
количество атрибутов модели. Структура базы данных ДЭ и входящей в нее 
ЭМИ приведена на рис. 1.5.

Рис. 1.5 

Электронная геометрическая модель — это часть ЭМИ, описывающая 
геометрическую форму, размеры и иные свойства изделия, зависящие от 
его формы и размеров (ГОСТ 2.052 —2015). Такими свойствами могут быть, 
например, размеры и допуски, шероховатость поверхности, допустимые отклонения формы и др.
Электронная геометрическая модель представляет собой базу данных, 
состоящую из геометрических элементов и связей между ними, которая 
описывает основную геометрию модели, а также вспомогательную геометрию, выполняющую сервисные функции разметки модельного пространства 
и базирования основной геометрии. 
Геометрический элемент (ГЭ) представляет собой информационный 
объект, содержащий атрибуты и методы для обработки этих атрибутов. Связи между ГЭ в структуре базы данных позволяют задавать зависимости между атрибутами ГЭ, что дает возможность гибко управлять ЭГМ.