Qualunque essa sia l’analisi che vogliamo eseguire in MOTION e dalla quale ottenere dei risultati, avremo sempre la necessità di seguire un workflow (processo) che si compone di tre macropassaggi.

Mentre procederemo nei vari step, dovremo porci una serie di domande a cui dobbiamo fornire risposta, una sorta di check-list, così da garantirci che non stiamo trascurando nulla e che alla fine del processo otterremo proprio i risultati di nostro interesse.

La preparazione del modello CAD rappresenta il primo step del processo ed è fondamentale.

Un modello ben impostato non rappresenta un terzo del lavoro, volendo prendere a riferimento la suddivisione in tre macropassaggi, ma spesso si è “a metà dell’opera”. Propongo questa mappa per esplodere le attività di questa fase, che ti descriverò a breve.

Nuova configurazione

Una nuova configurazione è la prima cosa che dobbiamo fare, a prescindere da quanto interverremo sul modello per la preparazione. Ciò ci consente di differenziare quello che è il modello CAD per la progettazione e realizzazione dei disegni tecnici e della documentazione in generale, da quello finalizzato all’analisi di moto in MOTION.

Nel momento in cui viene creata la nuova configurazione, occorre verificare che le prime due voci nelle opzioni avanzate siano attive, così da confinare soltanto in questa configurazione i nuovi accoppiamenti e le eventuali parti che potrebbero essere aggiunte per rappresentare delle masse.

Sospendere le parti

Subito dopo aver creato e attivato la configurazione, che potremmo chiamare “MOTION”, occorre chiedersi: “Ci sono delle parti che posso sospendere in quanto non necessarie ai fini dell’analisi?”

Rimuovere parti dal modello non solo lo semplifica, ma riduce il numero di gradi di libertà complessivi e di conseguenza eventuali ridondanze di accoppiamento, garantendo così un modello robusto e veloce da far convergere a soluzione.

La risposta alla domanda non è così banale come potrebbe sembrare perché, anche quando si rimuovono delle parti estetiche o che non contribuiscono al moto, queste forniscono il loro contributo di massa che di fatto potrebbe influenzare il dimensionamento di un motore. Quindi è bene valutare se rimuoverle, perché di piccola entità, oppure se raggrupparle con altre in un sottoassieme.

Un esempio di parti da rimuovere è sicuramente la minuteria, che è necessaria nel modello CAD ai fini della rappresentazione in tavola e in distinta, ma non dà nessun contributo al calcolo, anzi lo complica. Possiamo tenere in posizione due staffe e permettergli di ruotare senza dover inserire la geometria del perno, ma applicando un accoppiamento di cardine fisso.

Creare un sottoassieme per raggruppare le parti

Questa è un’operazione che va ponderata bene, in quanto si tratta di modificare la struttura dell’albero di assieme con ripercussioni anche nell’altra configurazione per la messa in tavola e la distinta materiali.

Ciò rappresenta uno svantaggio; di contro, il vantaggio è avere un gruppo di parti che si comporta come fosse un “blocco unico”. Ciò significa che MOTION tratta il sottoassieme come fosse una parte unica con i suoi sei gradi di libertà (tre traslazioni e tre rotazioni) e tutti gli accoppiamenti tra le parti in esso contenuti vengono ignorati, lasciando soltanto quelli che relazionano il sottoassieme con il resto del modello.

L’alternativa a questa operazione, che non modifica l’albero di assieme, è rappresentata dai gruppi rigidi.

Gruppi rigidi

I gruppi rigidi vengono creati direttamente all’interno del MotionManager e questo significa che dobbiamo aver creato già l’analisi del movimento.

I gruppi rigidi di componenti, alla stregua dei sottoassiemi, si comportano come un unico componente nel calcolo del movimento:

• Il moto tra i componenti nel gruppo viene ignorato.
• Gli accoppiamenti tra i componenti nel gruppo vengono ignorati.
• Tutti i componenti del gruppo contribuiscono alla massa e al momento di inerzia del gruppo rigido.

Il vantaggio, come accennato, è che non andiamo a modificare l’albero di modellazione di SolidWorks, ma interveniamo direttamente nell’albero di MOTION e la modifica resta confinata in questo ambiente.

Dissolvere un sottoassieme per portare le parti sul 1° livello

Nel caso in cui il file di progetto contenga dei sottoassiemi (rigidi o flessibili), dobbiamo valutare se le parti in essi contenute devono essere movimentate e se abbiamo interesse a leggere valori di forza e momento rispetto ai loro accoppiamenti. Per gestire in modo efficiente la struttura di un assieme, quindi, un progetto viene organizzato per parti e sottoassiemi, con altri livelli di parti e sottoassiemi annidati.

Dato che, come già riportato poco sopra, il sottoassieme viene visto come un unico componente rigido, se ho bisogno di articolarlo e leggere dei valori sugli accoppiamenti devo estrarre le parti dal sottoassieme e portarle in primo piano sull’albero (1° livello), in quanto è solo così che possiamo associare a queste parti le funzionalità del MOTION (forze, motori, contatti, ecc.) e leggere i valori di interesse negli accoppiamenti.

Ad esempio, potremmo estrarre le forze di taglio da un accoppiamento concentrico, così da sfruttarle per dimensionare il perno che collega le parti. Quindi, nel caso fosse necessario, dovremo dissolvere il sottoassieme, oppure trascinare le parti di interesse dal sottoassieme al 1° livello dell’albero SolidWorks.

Lo svantaggio è che questa operazione è molto invasiva, dato che modifica la struttura dell’albero SolidWorks in tutte le configurazioni; pertanto, fin da subito vale la pena valutare se creare un assieme distinto, volto e strutturato per le analisi in MOTION.

Creare e sospendere accoppiamenti

Questa è un’operazione che conviene effettuare direttamente all’interno del MotionManager; ovvero, ogni volta che dobbiamo intervenire sulla catena cinematica e i relativi accoppiamenti, se lo facciamo all’interno del MotionManager tutto ciò che andiamo a sospendere e ad aggiungere a livello di accoppiamenti resta confinato in questo ambiente, il che significa che l’albero di disegno di SolidWorks non subisce alcuna modifica.

Ci accorgiamo degli accoppiamenti definiti nel contesto di MOTION in quanto riportano la dicitura “locale”.

Proprietà di massa delle parti importate

Laddove nel nostro assieme vi siano delle parti importate, ad esempio il modello 3D di un servomotore scaricato direttamente dal sito del produttore, occorre verificare che le sue proprietà di massa siano corrette. Nella maggior parte dei casi non lo sono, in quanto vengono fornite geometrie semplificate.

Questa operazione è molto importante quando dobbiamo eseguire delle analisi dove sono di interesse i risultati dinamici (coppia, potenza, ecc.), in quanto queste parti, se movimentate, forniscono il loro contributo in termini di massa, posizione del baricentro e momenti di inerzia.

Quindi, in questi casi è bene sovrascrivere la massa della parte prelevandola dal datasheet del produttore e, se disponibile, sovrascrivere anche la posizione del centro di massa.

In ultimo, ti consiglio di utilizzare il seguente diagramma di flusso per guidare le tue attività di preparazione del modello CAD al calcolo in MOTION.

Mi fermo qui, ma se vuoi approfondire tutti e 3 gli step sino ad arrivare ai risultati, ti consiglio di valutare l’acquisto del mio libro su SolidWorks Motion ⬇️