Создание геометрических тел, ограниченных плоскими поверхностями

Практическая работа №3*

Создание геометрических тел, ограниченных кривыми поверхностями

Требования к эскизам при формировании объемного элемента в КОМПАС-3D

Эскиз — плоский базовый графический объект (контур) или совокупность последовательно соединенных единичных объектов (отрезков, дуг, сплайнов и т. д.), на основе которых создается объемный элемент модели.

Для правильного формирования объемного элемента, изображение в эскизе должно подчиняться некоторым правилам:

Все системы трехмерного моделирования предъявляют очень высокие требования к качеству эскизов. Если эскиз не отвечает одному из них, то система не может сформировать на его основе объемный элемент.

Стиль линии контура

Контур в эскизе всегда отображается стилем линии основная (линия синего цвета).

КОМПАС‑3D поддерживает все стили линий, предусмотренные стандартом (тонкие, осевые, утолщенные и т.д.). Однако при формировании объемного элемента система будет учитывать только те объекты, которые начерчены стилем линии основная. Объекты, начерченные другими стилями, будут проигнорированы (исключение – осевая линия при создании тел вращения).

Рис. 10.1. Примеры контуров

Пересечение линий контура

Контуры в эскизе не должны пересекаться (необходимо удалить лишние участки)

Рис. 10.2. Пересечение линий контура

Наложение линий контура

Не допускается наложение контура (одна линия начерчена поверх другой).

Такие ошибки очень трудно обнаружить, так как линии имеют одинаковую толщину. В таком случае целесообразно по очереди удалять части контура и каждый раз нажимать кнопку обновить изображение или вращать колесико мыши. Если наложения контура нет, то пользоваться командой отменить и продолжать поиск дальше.

Рис. 10.3. Наложение линий контура

Замыкание линий контура

Контур эскиза должен быть замкнут, иначе система сформирует не сплошной объект, а тонкостенный (а). Перестройте эскиз (б), а затем на панели свойств на вкладке Тонкая стенка укажите тип построения тонкой стенки нет.

Рис. 10.4. Замыкание линий контура

Вложенные контуры

В эскизе может быть один или несколько контуров. Все они должны быть замкнуты. Если контуров несколько, один из них должен быть наружным, а другие – вложенными в него. Допускается один уровень вложенности контуров. Если в эскизе несколько вложенных контуров, то внешний контур образует форму элемента выдавливания, а внутренние образуют отверстия.

Рис. 10.5. Вложенные контуры

Двойное вложение контура

Допускается один уровень вложенности контуров. При двойном вложении контура система не может создать трехмерную модель и будет указывать на ошибку

Рис. 10.6. Двойное вложение контура

Ось вращения

При создании тел вращения ось изображается отрезком стилем линии осевая. Ось вращения должна быть одна. Все контуры должны лежать по одну сторону от оси вращения и не пересекать ее.

Если контур один, то он может быть разомкнутым (а) или замкнутым (б). Если контуров несколько, то все они должны быть замкнуты. Если в эскизе несколько контуров, то внешний образует форму элемента, а внутренние – отверстия (в).

Рис. 10.7. Эскизы с осью вращения

Задание для самостоятельной работы

Построить объёмные тела, изображенные на рисунках 10.5, 10.7 (а) , 10.7 (б) , 10.7 (в).

§ 11. Создание и редактирование сложных тел в КОМПАС‑3D

В системе твердотельного моделирования КОМПАС большинство операций по созданию моделей основываются на эскизах (исключение составляют операции по созданию фаски, скругления, оболочки и т. п.).

Все трехмерные операции в КОМПАС‑3D делятся на основные (то есть собственно формообразующие) и дополнительные. Основные операции включают команды для добавления и удаления материала детали, булевы операции, команду создания листового тела, а также команду Деталь-заготовка. Дополнительные операции представляют собой команды для реализации тех или иных конструкторских элементов на теле детали (фаски, скругления, отверстия, уклона, ребра жесткости и т. д.).

Существует четыре основных подхода к формированию трехмерных формообразующих элементов в твердотельном моделировании. Эти подходы практически идентичны во всех современных системах твердотельного 3D-моделирования (есть, конечно, небольшие различия в их программной реализации, но суть остается той же). Рассмотрим их.

• Выдавливание. Форма трехмерного элемента образуется путем смещения эскиза операции строго по нормали к его плоскости. Во время выдавливания можно задать уклон внутрь или наружу. Контур эскиза выдавливания не должен иметь самопересечений. Эскизом могут быть: один замкнутый контур, один незамкнутый контур или несколько замкнутых контуров (они не должны пересекаться между собой). Если вы формируете основание твердого тела выдавливанием и используете в эскизе несколько замкнутых контуров, то все эти контуры должны размещаться внутри одного габаритного контура, иначе вы не сможете выполнить операцию. При вырезании или добавлении материала выдавливанием замкнутые контуры могут размещаться произвольно.

• Вращение. Формообразующий элемент является результатом вращения эскиза в пространстве вокруг произвольной оси. Вращение может происходить на угол 360° или меньше. Ось вращения ни в коем случае не должна пересекать изображение эскиза.

• Кинематическая операция. Поверхность элемента формируется в результате перемещения эскиза операции вдоль произвольной трехмерной кривой. Эскиз должен содержать обязательно замкнутый контур, а траектория перемещения – брать начало в плоскости эскиза. Разумеется, траектория должна не иметь разрывов.

• Операция по сечениям. Трехмерный элемент создается по нескольким сечениям-эскизам. Эскизов может быть сколько угодно, и они могут быть размещены в произвольно ориентированных плоскостях. Эскизы должны быть замкнутыми контурами или незамкнутыми кривыми. В последнем эскизе может размещаться точка.

Анализ сложных тел

В случае, когда форма детали представляет собой сумму геометрических тел, ее мысленно расчленяют на части. Если форма комбинированная, начинают с анализа самых крупных частей, затем переходят к меньшим. Часто встречаются предметы, форма которых плавно переходит одна в другую.

Рис. 11.1. Пример сложного тела

Анализ геометрической формы объекта – мысленное расчленение его на отдельные части, имеющие форму геометрических тел.

Проанализируем форму предмета.

Основание предмета представляет собой параллелепипед, на передней грани которого вырезан паз в форме параллелепипеда. На основании расположен цилиндр, затем правильная прямая шестиугольная призма. Завершает конструкцию полный конус.

Рассмотрим алгоритм создания данного предмета в программе КОМПАС-3D:

Ø выберите тип документа Деталь;

Ø в Дереве построения щелчком ЛКМ укажите Плоскость XY;

Ø – Эскиз панель Инструментов Текущее состояние;

Ø – инструментальная панель Геометрия;

Ø вызовите Панель расширенных команд кнопки – Прямоугольник и выберите – Прямоугольник по центру и вершине;

Ø укажите начало координат и постройте квадрат со стороной 40 мм;

Рис. 11.2

Рис. 11.3

Ø прервать команду;

Ø – Эскиз панель Инструментов Текущее состояние. Щелчком ЛКМ перейдите в режим трехмерного моделирования;

Ø – Операция выдавливания инструментальная панель – Редактирование детали;

Ø на панели Свойств на вкладке Параметры укажите прямое направление выдавливания (вверх), глубина выдавливания – на расстояние, в поле Расстояние1 введите 60 мм, Угол 1 равен 0°;

Ø на панели Свойств на вкладке Тонкая стенка укажите тип построения тонкой стенки – Нет;

Ø – создайте объект;

Ø На Инструментальной панели Вид выберите команду Полутоновое, Полутоновое с каркасом;

Рис. 11.4

Ø щелчком ЛКМ выделите верхнюю грань параллелепипеда (вы укажите плоскость для дальнейшего построения – зеленая).

Рис. 11.5

Ø – Эскиз;

Ø окружность;

Ø установите курсор мыши в начало координат (сработает глобальная привязка Ближайшая точка). Постройте окружность радиусом 30 мм;

Рис. 11.6

Рис. 11.7

Ø прервите команду;

Ø – Эскиз панель Инструментов Текущее состояние. Щелчком ЛКМ перейдите в режим трехмерного моделирования;

Ø – Приклеить выдавливанием инструментальная панель – Редактирование детали;

Ø на панели Свойств на вкладке Параметры укажите прямое направление выдавливания (вверх), глубина выдавливания – на расстояние, в поле Расстояние1 введите 20 мм, Угол 1 равен 0°;

Ø – создайте объект;

Ø щелчком ЛКМ выделите верхнюю грань цилиндра (вы укажите плоскость для дальнейшего построения – зеленая)

Рис. 11.8

Ø – Эскиз;

Ø вызовите Панель расширенных команд кнопки – Прямоугольник по центру и вершине и выберите – многоугольник;

Ø укажите начало координат (сработает глобальная привязка Ближайшая точка);

Ø в поле Количество вершин панели Свойств выберите значение 6;

Ø активизируйте переключатель – По описанной окружности;

Ø в поле радиус введите значение 20;

Ø ортогональное черчение (угол 90). Расположите шестиугольник, как показано на рис.;

Рис. 11.9

Ø создайте объект (щелчок ЛКМ по объекту);

Ø прервите команду;

Ø – Эскиз панель Инструментов Текущее состояние. Щелчком ЛКМ перейдите в режим трехмерного моделирования;

Ø – Приклеить выдавливанием инструментальная панель – Редактирование детали;

Ø на панели Свойств на вкладке Параметры укажите прямое направление выдавливания (вверх), глубина выдавливания – на расстояние, в поле Расстояние1 введите 40 мм, Угол 1 равен 0°;

Ø – создайте объект;

Рис. 11.10

Ø щелчком ЛКМ выделите верхнюю грань призмы (вы укажите плоскость для дальнейшего построения – зеленая);

Ø – Эскиз;

Ø – окружность;

Ø установите курсор мыши в начало координат (сработает глобальная привязка Ближайшая точка). Постройте окружность радиусом 16 мм;

Рис. 11.11

Ø прервите команду;

Ø Эскиз панель Инструментов Текущее состояние. Щелчком ЛКМ перейдите в режим трехмерного моделирования;

Ø – Приклеить выдавливанием инструментальная панель – Редактирование детали;

Ø на панели Свойств на вкладке Параметры укажите прямое направление выдавливания (вверх), глубина выдавливания – на расстояние, в поле Расстояние1 введите 40 мм, Уклон 1 внутрь, Угол 1 равен 21°;

Ø – создайте объект;

Рис. 11.12

Ø щелчком ЛКМ выделите переднюю грань параллелепипеда (вы укажите плоскость для дальнейшего построения – зеленая);

Рис. 11.13

Ø Эскиз;

Ø постройте вспомогательную прямую линию через начало координат;

Ø Параллельная прямая (Панель расширенных команд, раскрывающаяся из кнопки Вспомогательная прямая);

Ø укажите вспомогательную прямую и разведите параллельные на 5 мм. Подтвердите обе прямые;

Рис. 11.14

Ø укажите меньшую сторону прямоугольника и разведите параллельные прямые на расстояние 20 мм. Подтвердите прямую, расположенную на предмете;

Рис. 11.15

Ø вызовите Панель расширенных команд кнопки – многоугольник и выберите – Прямоугольник. Обведите основной линией прямоугольник, получившийся на месте пересечения параллельных прямых;

Рис. 11.16

Ø прервите команду;

Ø Эскиз панель Инструментов Текущее состояние. Щелчком ЛКМ перейдите в режим трехмерного моделирования;

Ø – Вырезать выдавливанием инструментальная панель – Редактирование детали;

Ø на панели Свойств на вкладке Параметры укажите прямое направление выдавливания (от нас), глубина выдавливания – Через все, Угол 1 равен 0°;

Рис. 11.17

Рис. 11.18

Ø создайте объект.

Рис. 11.19

Ø Сохраните документ в своей папке под своей фамилией. Вставьте скриншот объемного изображения.

Оптимальный выбор

Анализ детали – это выделение простых геометрических тел, но этого порой недостаточно для быстрого и правильного формирования модели. Еще необходимо выбрать оптимальный способ построения и мысленно создать эскиз.

Анализ детали дает возможность:

· создать деталь быстро и качественно;

· избежать ошибок в процессе моделирования;

· быстро модифицировать деталь.

Рассмотрим на примере детали Опора (рис 11.2).

Рис. 11.20. Деталь Опора

Данную деталь можно построить двумя способами:

1. Разделить на простые геометрические тела и воспользоваться операциями приклеить выдавливанием и вырезать выдавливанием.

2. Основание детали не делить на простые геометрические тела, а создать эскиз многоугольника, рассматривая деталь с главного вида (по стрелке).

Редактирование 3D-модели

Дерево модели, являющееся неотъемлемой частью каждой детали, содержит всю последовательность элементов, составляющих деталь.

Пользователь имеет возможность в любой момент изменить любые элементы – эскизы, операции, объекты вспомогательной геометрии.

После задания новых значений параметров деталь перестраивается в соответствии с внесенными изменениями. При этом сохраняются все существующие в ней связи.

Однако изменения, вносимые в модель, не должны нарушать целостности детали, т.е. не должны разделять ее на несколько частей.

Редактирование эскиза

Эскизы являются основным средством описания формы и размеров отдельных элементов модели.

Вы можете отредактировать изображения в любом эскизе. После изменения эскиза элемент, сформированный на его основе, будет перестроен в соответствии с новым начертанием контура (рис 11.4).

Рис. 11.21