Состав и структура 3d систем
Проектирование с помощью компьютера обозначается аббревиатурой CAD(Computer-Aided Design).
Практически все современные 3D MCAD пакеты состоят из трёх основных модулей:
а) редактора геометрии деталей;
б) редактора сборок;
в) генератора чертежей и спецификаций.
Редактор деталей
Современные модули для проектирования твёрдотельной геометрии построены на стандартных геометрических ядрах, или Parasolid (Solid Works и SolidEdge) или ACIS(AutoDesk Inventor).
Редактор детали состоит из двух основных компонент:
а) редактор двумерных эскизов;
б) редактор трёхмерной геометрии.
Редактор эскизов предназначен для построения параметризованных 2D – контуров, на основе которых создаётся будущий твёрдотельный объект.
Для построения эскиза пользователю доступны все геометрические примитивы, имеющиеся в 2D системах. В качестве плоскости построения эскизов используются либо базовые координатные плоскости XY, XZ, YZ, либо плоскости определённые пользователем в процессе геометрических построений, либо плоские грани уже построенного ранее геометрического объекта.
На следующем шаге, с использованием различных перемещений в пространстве построенного эскиза, формируется объёмная геометрия твёрдого тела. Данное перемещение называется формообразующей операцией. В современных графических системах применяются следующие формообразующие операции к эскизам:
а) выдавливание контура вдоль прямой линии;
б) вращение контура вокруг заданной оси;
в) вытягивание по криволинейной траектории;
г) вытягивание по заданным сечениям.
В результате выполнения этих процедур создаётся основание объёмной детали, к которому далее при помощи последовательного выполнения булевых операций производится приклеивание или вырезание дополнительных объёмов. Так для образования отверстия требуется операция вычитания, а для образования бобышки или фланца нужна операция объединения и т.д.
В качестве дополнительных и обязательных средств дальнейшего построения трёхмерной геометрической модели используются процедуры создания фасок, скруглений различного радиуса, отверстий гладких и резьбовых, винтовых поверхностей и т.д. Эти элементы не требуют для их создания обязательного построения эскиза и формируются непосредственно на твёрдотельной модели.
Для того, чтобы отредактировать конструктивный элемент на детали его нужно найти в CSG-древе, которое ещё называется проводником и активизировать клавишей мышки. Далее произвести на данном элементе необходимые формоизменения.
Последовательность моделирования
1. Создать геометрическую модель основания детали;
2. Последовательно приклеивать (объединять) внешние конструктивные элементы к создаваемой модели;
3. Последовательно вырезать (вычитать) из модели внутренние элементы;
4. Последовательно моделировать на объёмной модели фаски, скругления, резьбу.
Редактор сборок
С точки зрения сборки детали должны представлять собой уже готовые конструктивные элементы, для которых требуется задать положение в пространстве и добавить ограничения подвижности (лишить степеней свободы).
Исходя из этого сборочная модель – это файл, содержащий несколько отдельных моделей деталей, с описанием того, как они расположены относительно друг друга в сборочной единице.
Для получения этого файла используются три метода проектирования сборочных операций в файле сборки:
а) проектирование «снизу-вверх»;
б) проектирование «сверху-вниз»;
в) проектирование смешенным способом.
Механизм «снизу-вверх» соответствует протеканию реального производственного процесса сборки конструкции. Т.е. предварительно создаются независимо друг от друга модели деталей, а затем они объединяются в единую конструкцию через наложение ограничений на их пространственное положение.
Например, для цилиндрических поверхностей могут быть заданы связи концентричности, а для плоскостей – их совпадение.
 |
|
|
|
обратная связь
При проектировании «сверху-вниз» все детали последовательно создаются в самом файле сборки, т.е. на базе геометрических элементов ранее образованных деталей. Это значит, что создаваемая очередная деталь сразу привязывается к граням, ребрам или вершинам других созданных ранее деталей.
В соответствии с этим методом создаваемая сборка является одновременно и информационной моделью для автоматического создания отдельных файлов деталей, образующих сборку.
При этом автоматически образованные связи позволяют перестраивать всю сборку при изменении параметров любой из деталей её образующих.
 | ||
 |
обратная связь
При реализации смешенного метода моделирования на начальном этапе сборочный узел начинает формироваться путём добавления в файл сборки готовых объёмных деталей из отдельных файлов с последующим наложением на них всевозможных связей и ограничений. Недостающие детали создаются прямо в файле сборки. При этом в качестве базовых элементов для моделирования новых деталей выступают поверхности уже существующих объектов. В этом случае учитываются размеры и положение данных конструктивных элементов.
При добавлении детали или сборочной единицы в структуру сборки в CSG-дереве сборки автоматически появляется объект с именем нового компонента. Следовательно, CSG-дерево сборки описывает структуру всего сборочного узла и последовательность его формирования.