ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ С ТРЕХМЕРНЫМИ МОДЕЛЯМИ

 

 

1 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ

 

1.1 Порядок работы при создании детали

 

Общепринятым порядком моделирования твердого тела является последовательное выполнение булевых операций (объединения, вычитания и пересечения) над объемными элементами (сферами, призмами, цилиндрами, конусами, пирамидами и т.д.). Пример выполнения таких операций показан на рис. 1.1.

 

а) б) в) г)

Рисунок 1.1 - Булевы операции над объемными элементами:

а) цилиндр; б) объединение цилиндра и призмы; в) вычитание призмы; г) вычитание цилиндра

 

В KОMПAC-3D для задания формы объемных элементов выполняется такое перемещение плоской фигуры в пространстве, след от которого определяет форму элемента (см. рис. 1.2) (например, поворот дуги окружности вокруг оси образует сферу или тор, смещение многоугольника - призму, и т.д.).

Плоская фигура, на основе которой образуется тело, называется эскизом, а формообразующее перемещение эскиза - операцией.

Деталь может состоять из нескольких твердых тел. Над ними, в свою очередь, также могут производиться булевы операции.

а) б) в)

Рисунок 1.2 - Образование объемных элементов:

а) призмы б) тора в) кинематического элемента

 

1.1.1 Эскизы

Эскиз может располагаться в одной из ортогональных плоскостей координат, на плоской грани существующего тела или во вспомогательной плоскости, положение которой задано пользователем.

Эскиз изображается на плоскости стандартными средствами чертежно-графического редактора KОMПAC-3D. При этом доступны все команды построения и редактирования изображения, команды параметризации и сервисные возможности. Единственным исключением является невозможность ввода некоторых технологических обозначений, объектов оформления и таблиц.

Эскиз может содержать текст. По окончании создания эскиза все тексты в нем преобразуются в один или несколько контуров, состоящих из кривых NURBS (нерегулярный рациональный В-сплайн).

В эскиз можно перенести изображение из ранее подготовленного чертежа или фрагмента. Это позволяет при создании трехмерной модели опираться на существующую чертежно-конструкторскую документацию.

 

1.1.2 Операции

Проектирование новой детали начинается с создания основания тела путем вставки в файл готовой модели детали или выполнения операции над эскизом (или несколькими эскизами).

При этом доступны следующие типы операций:

- выдавливание эскиза в направлении, перпендикулярном его плоскости (см. рис. 1.3);

- вращение эскиза вокруг оси, лежащей в его плоскости (см. рис. 1.4);

- кинематическая операция - перемещение эскиза вдоль указанной направляющей (см. рис. 1.5);

- построение тела по сечениям-эскизам (см. рис. 1.6).

 

Рисунок 1.3 - Эскиз и элемент, образованный операцией выдавливания

 

Рисунок 1.4 - Эскиз и элемент, образованный операцией вращения

 

Рисунок 1.5 - Эскизы и элемент, образованный кинематической операцией

 

Рисунок 1.6 - Эскизы и элемент, образованный операцией по сечениям

 

После создания основания тела производится «приклеивание» или «вырезание» дополнительных объемов (см. рис. 1.7). Каждый из них представляет собой элемент, образованный при помощи перечисленных выше операций над новыми эскизами. При выборе типа операции нужно сразу указать, будет создаваемый элемент вычитаться из основного объема или добавляться к нему. Примерами вычитания объема из тела могут быть различные отверстия, проточки, канавки, а примерами добавления объема - бобышки, выступы, ребра.

 

1.2 Вспомогательные построения

 

Как упоминалось выше, эскиз строится на плоскости (в том числе на любой плоской грани тела). Для выполнения некоторых операций (например, копирования по окружности) требуется указание оси (осью может служить и прямолинейное ребро тела).

Если существующих в модели граней, ребер и плоскостей проекций недостаточно для построений, существует возможность создания вспомогательных плоскостей и осей, задав их положение одним из предусмотренных в системе способов. Например, ось можно провести через две вершины или через прямолинейное ребро, а плоскость - через три вершины или через ребро и вершину. Существуют и другие способы задания положения вспомогательных осей и плоскостей.

Применение вспомогательных объектов значительно расширяет возможности построения модели.

 

 

1.3 Основные понятия КОМПАС-3D

 

Грань - гладкая (необязательно плоская) часть поверхности тела. Гладкая поверхность может состоять из нескольких сопряженных граней в случае, когда она образована операцией над несколькими сопряженными графическими объектами.

Ребро - кривая, разделяющая две грани. Вершина - точка на конце ребра.

Тело - часть пространства, ограниченная замкнутой поверхностью. Считается, что эта область заполнена однородным материалом детали. Тело состоит из элементов.

Элемент - объект, создание которого в модели приводит к добавлению или удалению материала тел. Элементы бывают формообразующие и дополнительные.

 

 

2 ОСОБЕННОСТИ ИНТЕРФЕЙСА

 

Интерфейс KОMПAC-3D при работе с трехмерными моделями не отличается от интерфейса при работе с графическими документами.

 

2.1 Управляющие элементы и команды

 

На панели Вид появляется поле Текущая ориентация. В нем можно просмотреть или выбрать название ориентации модели

В меню Вид появляются команды управления отображением модели, а на панели Вид - кнопки для их вызова (см. рис. 2.1).

В меню Вид появляются команды поворота и перестроения модели, а на панели Вид - кнопки для их вызова.

 

2.2 Инструментальные панели

 

В режиме трехмерного моделирования доступны следующие инструментальные панели:

- Редактирование детали или Редактирование сборки (в зависимости от типа активной модели);

- Пространственные кривые ;

- Поверхности ;

- Вспомогательная геометрия ;

- Сопряжения (только при редактировании сборки);

- Измерения ;

- Фильтры ;

- Спецификация ;

- Элементы оформления ;

- Элементы листового тела (только при редактировании детали).

Если панели сгруппированы в Компактную панель, то их активизация производится при помощи соответствующих кнопок-переключателей (переключатели показаны выше, слева от названий панелей).

 

2.3 Дерево модели

 

При работе с любой деталью или сборкой на экране может отображаться окно, содержащее Дерево модели.

Дерево модели - это графическое представление набора объектов, составляющих модель. Корневой объект Дерева - сама модель, т.е. деталь или сборка. Пиктограммы объектов автоматически возникают в Дереве модели сразу после фиксации этих объектов в модели.

В зависимости от выбранного варианта отображения объекты модели могут располагаться в Дереве в порядке создания или группироваться по типам.

Компоненты сборки - детали и подсборки - являются самостоятельными моделями. Поэтому на соответствующих им «ветвях» Дерева размещаются, в свою очередь, составляющие их объекты.

Дерево модели отображается в отдельном окне, которое всегда находится внутри окна документа-модели. В верхней части окна Дерева находится Панель управления, содержащая четыре кнопки (см. табл. 2.1).

Дерево модели служит не только для фиксации объектов, но и для облегчения выделения и указания объектов при выполнении команд.

Контекстные меню объектов и разделов Дерева модели содержат наиболее часто используемые команды: команды управления отображением объектов, команды включения/исключения объектов из расчетов, команды редактирования, удаления и др.

 

Таблица 2.1 - Кнопки Панели управления Дерева модели

Название	Описание
Отображение структуры модели	Управляет способом представления информации в Дереве модели. Если эта кнопка нажата, то в окне Дерева отображается структура модели, а если отжата, то - последовательность построения модели
Состав Дерева модели	Позволяет указать, какие группы объектов следует отображать в Дереве модели, а какие - нет. Настройка состава возможна, если нажата кнопка Отображение структуры модели
Отношения	Управляет отображением в нижней части окна Дерева специальной области, в которой показывается иерархия отношений объекта, выделенного в Дереве модели
Дополнительное окно Дерева	Позволяет создать дополнительное окно Дерева и отобразить в нем раздел или объект, выделенный в Дереве перед нажатием этой кнопки

Если кнопка Отображение структуры модели на Панели управления Дерева модели отжата, то все объекты модели отображаются в Дереве в том порядке, в котором они создавались (см. рис. 2.2).

Эскизы, не задействованные в операциях, отображаются на первом уровне Дерева модели. Эскиз, задействованный в операции, «переходит» со своего места на «ветвь» Дерева, соответствующую этой операции. Слева от названия операции в Дереве отображается знак «+». После щелчка мышью на этом знаке в Дереве разворачивается список эскизов, участвующих в операции.

|При работе с Деревом, отображающим последовательность построения модели, доступны следующие возможности:

- изменение порядка построения;

- использование Указателя окончания построения.

 

 

3 БАЗОВЫЕ ПРИЕМЫ РАБОТЫ

 

3.1 Создание файла модели

 

Для создания нового файла трехмерной модели вызывается команда Файл – Создать .

В появившемся диалоге выбирается нужный тип документа - Деталь или Сборка либо шаблон модели.

На экране откроется окно новой модели, изменится набор кнопок на Панели управления, состав панелей инструментов и Главного меню.

В окне новой модели находится Дерево модели.

После создания файла детали или сборки можно приступать к созданию в нем трехмерной модели.

 

3.2 Система координат, координатные плоскости

 

В каждой модели существует система координат и определяемые ею плоскости. Названия координатных осей и плоскостей появляются в Дереве модели сразу после создания нового файла модели.

Изображение системы координат модели показывается посередине окна в виде трех ортогональных отрезков красного, синего и зеленого цветов. Общее начало отрезков - это начало координат модели, точка с координатами 0, 0, 0.

Плоскости показываются на экране условно - в виде прямоугольников красного, синего и зеленого цветов, лежащих в этих плоскостях. По умолчанию прямоугольники расположены так, что их центры совмещены с началом координат - такое отображение позволяет пользователю увидеть размещение плоскостей в пространстве. Иногда для понимания расположения плоскости требуется, чтобы символизирующий ее прямоугольник был больше (меньше) или находился в другом месте плоскости. Можно изменить размер и положение этого прямоугольника, перетаскивая мышью его характерные точки (они появляются, когда плоскость выделена).

Координатные оси и плоскости координат невозможно удалить из файла детали. Их можно переименовать, а также включить/выключить их показ в окне модели.

В левом нижнем углу окна модели отображается еще один символ системы координат. Он состоит из трех объемных стрелок красного, зеленого и синего цветов, показывающих положительные направления осей X, Y, Z соответственно. При повороте модели он поворачивается - также, как и значок, расположенный в начале координат, но, в отличие от последнего, не сдвигается при перемещении модели и не может быть отключен.

 

3.3 Управление изображением

 

В КОМПАС-3D можно управлять масштабом изображения модели на экране, сдвигать и поворачивать модель.

Если открыто несколько окон модели, в каждом из них может быть свое положение модели и масштаб изображения.

 

3.3.1 Масштабирование и сдвиг изображения

Изменение масштаба изображения и его сдвиг производятся также, как и при работе с графическими документами.

Для быстрого сдвига изображения (без вызова специальной команды) можно воспользоваться клавиатурными комбинациями <Shift> + <стрелки>. Нажатие на любую из них вызывает перемещение изображения в соответствующую сторону.

 

3.3.2 Поворот модели

При моделировании детали или сборки обычно возникает необходимость видеть ее с разных сторон. Чтобы повернуть модель в окне, вызывается команда Вид – Повернуть .

После вызова команды внешний вид курсора изменится. При нажатии левой кнопки мыши в окне модели с одновременным перемещением курсора модель будет поворачиваться вокруг центральной точки габаритного параллелепипеда.

При использовании мыши с колесом или трехкнопочной мыши, то для вращения модели вокруг центра габаритного параллелепипеда можно перемещать мышь с нажатой средней кнопкой или колесом. Если при этом удерживать нажатой клавишу <Alt>, то модель будет вращаться в плоскости экрана.

 

3.4 Ориентация модели

 

Положение модели относительно наблюдателя называется ориентацией модели.

Для изменения ориентации модели в KОMПAC-3D можно воспользоваться командой поворота модели .

Часто требуется такая ориентация, при которой одна из плоскостей проекций параллельна плоскости экрана (в этом случае изображение модели соответствует ее изображению на чертеже в стандартной проекции, например, на виде сверху или слева). Такую ориентацию трудно получить, поворачивая модель мышью. В этом случае для изменения ориентации можно пользоваться предусмотренным системой списком названий ориентации.

На панели Вид расположена кнопка Ориентация. Нажатие на стрелку рядом с этой кнопкой вызывает меню с перечнем стандартных названий ориентации: Сверху, Снизу, Слева, Справа, Спереди, Сзади, Изометрия XYZ, Изометрия YZX, Изометрия ZXY, Диметрия (каждое из них соответствует направлению взгляда наблюдателя на модель).

Из этого меню выбирается команда, соответствующая нужной ориентации (см. рис. 3.1). Модель в окне повернется так, чтобы ее положение соответствовало указанному направлению взгляда.

Команды меню ориентации можно расположить в виде кнопок на отдельной панели и поместить ее в любом удобном месте. Для этого достаточно «перетащить» меню ориентации мышью за заголовок в любом направлении. При этом будет сформирована панель Ориентация (см. рис. 3.2).

Иногда требуется, чтобы параллельной плоскости экрана оказалась не координатная плоскость, а вспомогательная плоскость или плоская грань модели. Чтобы установить такую ориентацию, выделяется нужный плоский объект и выбирается из списка названий ориентаций или из контекстного меню строка Нормально к... Модель повернется так, чтобы направление взгляда было перпендикулярно выбранному объекту.

 

3.5 Отображение модели

 

При работе в КОМПАС-3D доступно несколько типов отображения модели. Чтобы установить тип отображения, выбирается его название в меню Вид - Отображение или нажимается соответствующая кнопка на панели Вид (см. табл. 3.1).

 

Таблица 3.1 - Типы отображения моделей

Тип	Описание	Как выглядит
Каркас	Совокупность всех ребер и линий очерка моделей
Без невидимых линий	Совокупность видимых при текущей ориентации модели ребер, видимых частей ребер и линии очерка модели
Невидимые линии тонкие	Невидимые ребра и части ребер отображаются отличающимся от видимых линий (более светлым) цветом
Полутоновое отображение	Отображается поверхность модели. Учитываются оптические свойства ее поверхности (цвет, блеск, диффузия и т.д.)
Полутоновое отображение с каркасом	Объединение полутонового отображения и отображения без невидимых линий. На экране одновременно показывается поверхность модели с учетом заданных оптических свойств и видимые (при текущей ориентации модели) ребра, видимые части ребер и линии очерка модели

 

3.6 Перспектива

 

Любой оптический прибор (например, глаз человека или фотоаппарат) воспринимает изображение предметов, протяженных вдоль его оси, с искажением, иначе говоря, в перспективе. Перспективу иногда требуется учитывать для получения реалистичного изображения трехмерной модели (см. рис. 3.3).

В KОMПAC-3D предусмотрено отображение модели в перспективной проекции. Для получения отображения модели с учетом перспективы вызывается команда Вид-Отображение-Перспектива . Кнопка для вызова этой команды расположена на панели Вид.

Чтобы отключить отображение модели в перспективной проекции, отжимается кнопка Перспектива или повторно вызывается команда Вид-Отображение-Перспектива.

 

4 ПРИЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ

 

4.1 Требования к эскизам

 

Как правило, эскиз представляет собой сечение объемного элемента. Реже эскиз является траекторией перемещения другого эскиза - сечения. Для создания объемного элемента подходит не любое изображение в эскизе. Оно должно подчиняться некоторым правилам.

Одним из основных понятий при описании эскиза является контур. Значение этого термина при работе с трехмерными моделями отличается от его значения при «плоском» черчении. Если при работе в графическом документе (фрагменте или чертеже) контур - это единый графический объект, то при работе в эскизе под контуром понимается любой линейный графический объект или совокупность последовательно соединенных линейных графических объектов (отрезков, дуг, сплайнов, ломаных и т.д.).

Контуры в эскизе должны не пересекаться и не иметь общих точек.

Контур в эскизе обязательно изображается стилем линии Основная.

 

4.2 Элемент выдавливания

 

Требования к эскизу для основания – элемента выдавливания и приклеиваемого (вырезаемого) элемента выдавливания несколько различаются.

 

4.2.1 Требования к эскизу основания:

а) в эскизе может быть один или несколько контуров;

б) если контур один, то он может быть замкнутым и разомкнутым;

в) если контуров несколько, то они должны быть замкнутыми;

г) если контуров несколько, то один из них должен быть наружным, а другие - вложенными в него.

Если в эскизе несколько вложенных контуров, то внешний контур образует форму элемента выдавливания, а внутренние контура образуют отверстия.

 

4.2.2 Требования к эскизу приклеиваемого (вырезаемого) элемента:

а) в эскизе может быть один или несколько контуров;

б) если контур один, то он может быть разомкнутым или замкнутым;

в) если контуров несколько, они должны быть либо все замкнуты, либо все разомкнуты.

 

4.3 Элемент вращения

 

Основные требования:

а) ось вращения должна быть изображена в эскизе отрезком со стилем линии Осевая;

б) ось вращения должна быть одна;

в) в эскизе может быть один или несколько контуров;

г) все контуры должны лежать по одну сторону от оси вращения;

д) ни один из контуров не должен пересекать ось вращения (отрезок со стилем линии Осевая или его продолжение);

е) если контур один, он может быть разомкнутым или замкнутым;

ж) если контуров несколько, все они должны быть замкнуты;

з) если в эскизе основания несколько контуров, один из них должен быть наружным, а другие - вложенными в него.

 

4.4 Кинематический элемент

 

При формировании кинематического элемента используются сечение и траектория. Сечение всегда лежит в одном эскизе. Траектория может лежать в одном или нескольких эскизах либо состоять из эскизов, ребер и пространственных кривых. Способ задания траектории не влияет на предъявляемые к ней требования.

 

4.4.1 Требования к эскизу сечения:

а) в эскизе-сечении может быть только один контур;

б) контур может быть разомкнутым или замкнутым.

 

4.4.2 Требования к траектории

Если траектория состоит из одного эскиза, должны выполняться следующие условия:

а) в эскизе-траектории может быть только один контур;

б) контур может быть разомкнутым или замкнутым;

в) если контур разомкнут, его начало должно лежать в плоскости эскиза-сечения;

г) если контур замкнут, он должен пересекать плоскость эскиза-сечения;

д) эскиз-траектория должен лежать в плоскости, не параллельной плоскости эскиза-сечения и не совпадающей с ней.

Если траектория состоит из нескольких эскизов, должны выполняться следующие условия:

а) в каждом эскизе-траектории может быть только один контур;

б) контур должен быть разомкнутым;

в) контуры в эскизах должны соединяться друг с другом последовательно (начальная точка одного совпадает с конечной точкой другого);

г) если эскизы образуют замкнутую траекторию, то она должна пересекать плоскость эскиза-сечения;

д) если эскизы образуют незамкнутую траекторию, то ее начало должно лежать в плоскости эскиза-сечения;

е) контур, образующий начало траектории, не должен лежать в плоскости, параллельной плоскости сечения или совпадающей с ней.

 

4.5 Элемент по сечениям

 

При формировании элемента по сечениям используются сечения и (иногда) осевая линия. Сечения всегда лежат в эскизах.

В качестве направляющей может использоваться любая пространственная или плоская кривая, например, криволинейное ребро, спираль, сплайн, контур в эскизе.

Способ задания осевой линии не влияет на предъявляемые к ней требования.

 

4.5.1 Требования к эскизам сечений:

а) эскизы могут быть расположены в произвольно ориентированных плоскостях;

б) в каждом эскизе может быть только один контур;

в) в крайних (первом и последнем) эскизах может быть по одной точке (вместо контура);

г) контуры в эскизах должны быть или все замкнуты, или все разомкнуты.

 

4.5.2 Требования к эскизу осевой линии:

а) осевая линия может быть разомкнутой или замкнутой;

б) если осевая линия разомкнута, ее конечные точки должны лежать в плоскостях первого и последнего эскизов сечений;

в) если контуры сечений замкнуты, то осевая линия должна пересекать плоскости эскизов сечений внутри контуров сечений или в точках, принадлежащих этим контурам;

г) если контуры сечений разомкнуты, то осевая линия должна пересекать контуры эскизов сечений;

д) если осевая линия - плоская кривая, то ее плоскость должна быть не параллельна плоскостям эскизов сечений.

 

5 ОБЩИЕ СВОЙСТВА ФОРМООБРАЗУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ

 

После вызова команды создания формообразующего элемента на Панели свойств появляются вкладки, содержащие поля и переключатели для управления параметрами элемента.

На вкладке Параметры отображаются параметры операции, формирующей элемент, а на вкладке Тонкая стенка - тонкой стенки, образованной на основе поверхности этого элемента.

На Панели свойств находятся также элементы для настройки области применения операции. Они используются при многотельном моделировании.

Все значения параметров при их вводе и редактировании немедленно отображаются на экране в виде фантома элемента. Фантом позволяет визуально проконтролировать правильность задания параметров.

 

5.1 Элемент выдавливания

 

При формировании элемента выдавливания эскиз, содержащий сечение элемента, перемещается в направлении, перпендикулярном собственной плоскости.

 

5.1.1 Направление выдавливания

Направление выдавливания можно выбрать из списка Направление (см. табл. 5.1).

Чтобы различать направления (прямое и обратное), на фантоме в окне детали показана стрелка, соответствующая прямому направлению. Если выбран вариант Прямое направление, выдавливание будет производиться по стрелке. Если вариант Обратное направление - в противоположную стрелке сторону.

 

Таблица 5.1 - Возможные направления выдавливания

Значение опции Направление	В каком направлении производится выдавливание. Особенности задания глубины выдавливания
Прямое	В прямом направлении относительно плоскости эскиза на заданную глубину
Обратное	В обратном направлении относительно плоскости эскиза на заданную глубину
Два направления	В обе стороны относительно плоскости эскиза. При этом можно задать глубину выдавливания для каждого направления отдельно
Средняя плоскость	В обе стороны симметрично относительно плоскости эскиза. При этом можно задать только суммарную глубину выдавливания. В результате получится элемент, у которого плоскость эскиза является плоскостью симметрии (средней плоскостью)

 

5.1.2 Глубина выдавливания

После выбора направления требуется задать точное расстояние, на которое будет производиться выдавливание, или указать способ автоматического определения глубины выдавливания. Для этого выбирается нужный вариант из списка Способ (см. табл. 5.2).

 

Таблица 5.2 - Варианты задания глубины выдавливания

Значение опции Способ	Правила определения глубины выдавливания	Пример построения
На расстояние	Выдавливание производится точно на расстояние, заданное в поле Расстояние
Через все	Глубина выдавливания определяется автоматически. Элемент выдавливается до грани, наиболее удаленной от плоскости эскиза в направлении выдавливания

 

 

Продолжение таблицы 5.2

Значение опции Способ	Правила определения глубины выдавливания	Пример построения
До вершины	Глубина выдавливания определяется автоматически по положению указанной пользователем вершины. Плоскость торца получившегося элемента проходит через эту вершину или на заданном расстоянии от нее
До поверхности	Глубина выдавливания определяется автоматически по положению указанной пользователем грани, плоскости или поверхности. Элемент выдавливается точно до этого объекта или на заданное расстояние от него
До ближайшей поверхности	Глубина выдавливания определяется автоматически. Элемент выдавливается точно до ближайших в направлении выдавливания граней иными словами, до тех пор, пока не встретит на своем пути грань. В результате может образоваться неплоский торец элемента. Эскиз элемента, выдавливаемого до ближайшей поверхности, рекомендуется строить так, чтобы он полностью располагался внутри контуров проекции детали на плоскость эскиза

 

В зависимости от заданного направления выдавливания на Панели свойств доступен список Способ 1, Способ 2 или оба эти списка.

Если выдавливание производится в прямом направлении, используется список Способ 1. Если выдавливание производится в обратном направлении, используется список Способ 2. Если выдавливание производится в двух направлениях, используется список Способ 1, чтобы задать глубину выдавливания в прямом направлении, и список Способ 2, чтобы задать глубину выдавливания в обратном направлении. Если выдавливание производится от средней плоскости, списки Способ 1 и Способ 2 недоступны, т.к. возможен только один способ определения расстояния - точное задание суммарной глубины выдавливания.

Числовое значение расстояния вводится в соответствующее поле (Расстояние 1 или Расстояние 2).

 

5.1.3 Угол уклона

При любом типе определения глубины выдавливания элементу можно придать уклон в направлении выдавливания.

При выдавливании в прямом или обратном направлении (см. рис. 5.1) нужно задать направление уклона, активизировав переключатель Внутрь или Наружу в группе Уклон 1 (Уклон 2). Затем вводится значение угла уклона в поле Угол 1 (Угол 2).

 

а) б) в)

Рисунок 5.1 - Выдавливание в одном направлении:

а) без уклона; б) уклон наружу; в) уклон внутрь

 

При выдавливании в двух направлениях указанные параметры требуется ввести дважды - и для прямого, и для обратного направления (см. рис. 5.2). При выдавливании от средней плоскости параметры уклона задаются один раз и считаются одинаковыми в обоих направлениях.

 

Рисунок 5.2 - Выдавливание в двух направлениях с различными параметрами уклона

 

5.2 Элемент вращения

 

При формировании элемента вращения эскиз, содержащий сечение элемента, вращается вокруг оси, лежащей в этом эскизе.

 

5.2.1 Тип элемента вращения

Если контур в эскизе сечения не замкнут, возможны два варианта построения элемента вращения - Тороид и Сфероид. Нужный тип выбирается активацией соответствующего переключателя в группе Способ (см. табл. 5.3).

 

Таблица 5.3 - Типы элемента вращения

Значение опции Способ	Особенности формирования элемента	Результат построения
Тороид	При построении тороида вращается только контур в эскизе. К получившейся поверхности добавляется слой материала. В результате получается тонкостенная оболочка - элемент с отверстием вдоль оси вращения
Сфероид	При построении сфероида концы контура проецируются на ось вращения. Построение элемента производится с учетом этих проекций. В результате получается сплошной элемент

 

Если контур в эскизе сечения замкнут, возможно построение только сфероида.

Если требуется построить элемент вращения с плоскими торцами (см. рис. 5.3), нужно начертить в эскизе незамкнутый профиль этого элемента, а при выполнении операции включить опцию Сфероид.

 

5.2.2 Направление вращения

Направление вращения можно выбрать из списка Направление (см. табл. 5.4).

 

Таблица 5.4 - Возможные направления выдавливания

Значение опции Направление	В каком направлении производится вращение. Особенности задания угла вращения
Прямое	В прямом направлении относительно плоскости эскиза
Обратное	В обратном направлении относительно плоскости эскиза
Два направления	В обе стороны относительно плоскости эскиза. При этом можно задать угол вращения для каждого направления отдельно
Средняя плоскость	В обе стороны симметрично относительно плоскости эскиза. При этом можно задать только суммарный угол вращения. В результате получится элемент, у которого плоскость эскиза является плоскостью симметрии (средней плоскостью)

 

5.2.3 Угол вращения

После выбора направления требуется задать угол, на который будет производиться вращение.

Если вращение производится в прямом направлении, нужно ввести значение угла в поле Угол1. Если вращение производится в обратном направлении, используется поле Угол 2. Если вращение производится в двух направлениях, используется поле Угол 1, чтобы задать угол вращения в прямом направлении, и поле Угол 2, чтобы задать угол вращения в обратном направлении. Если вращение производится от средней плоскости, используется поле Угол 1, чтобы задать суммарный угол вращения.

 

5.3 Кинематический элемент

 

При выполнении кинематической операции используется эскиз, в котором изображено сечение кинематического элемента, и объект (или группа объектов), задающий траекторию движения сечения. Траекторией может служить любая пространственная или плоская кривая - ребро, спираль, сплайн, контур в эскизе - или несколько стыкующихся кривых. Если кривые расположены в разных плоскостях, траектория будет не плоской, а объемной.

 

5.3.1 Указание сечения элемента и траектории его движения

Чтобы задать сечение кинематического элемента, нужно активизировать переключатель Сечение и указать нужный эскиз в Дереве или в окне модели.

Для задания траектории движения сечения используется переключатель Траектория и указывается нужный объект (например, эскиз). Если траектория состоит из нескольких последовательно соединенных контуров в разных эскизах, их нужно указывать в порядке соединения.

 

5.3.2 Тип движения сечения

При перемещении эскиза вдоль траектории его ориентация может меняться или оставаться постоянной. Чтобы задать требуемый тип движения сечения, нужно активизировать соответствующий переключатель в группе Движение сечения (см. табл. 5.5).

 

Таблица 5.5 - Варианты изменения ориентации сечения при выполнении кинематической операции

Переключатель в группе Движение сечения	Особенности формирования элемента	Схема образования элемента
Сохранять угол наклона	Сечение перемещается так, чтобы в любой точке траектории угол между плоскостью сечения и траекторией был постоянным и равным углу между плоскостью эскиза-сечения и траекторией в начальной точке траектории
Параллельно самому себе	Сечение перемещается так, что в любой точке траектории его плоскость параллельна плоскости эскиза, содержащего сечение
Ортогонально траектории	Сечение перемещается так, чтобы в любой точке траектории плоскость сечения была перпендикулярна траектории

 

На рис. 5.4 показано образование кинематического элемента при различной ориентации сечения относительно траектории (начальное положение эскиза и траектории во всех случаях одинаковое, результаты построения - разные).

 

а) б) в) г)

Рисунок 5.4 - Кинематический элемент: а) эскиз сечения и траектория; б) перемещение сечения с сохранением угла наклона; в) перемещение сечения параллельно самому себе; г) перемещение сечения ортогонально траектории

5.4 Элемент по сечениям

 

При создании формообразующего элемента по сечениям используется несколько эскизов. В них изображены сечения элемента.

В одном из эскизов, используемых при формировании элемента, может быть изображена направляющая, задающая профиль элемента по сечениям. Использование направляющей при построении элемента по сечениям необязательно (см. рис. 5.5).

 

5.4.1 Указание сечений и осевой линии элемента

Чтобы задать сечения элемента, нужно активизировать переключатель Сечения и указать нужные эскизы.

Перечень эскизов в порядке их указания появляется в окне Список сечений. В этом же порядке сечения будут соединены при построении элемента. Чтобы изменить порядок следования сечений или удалить какие-либо из них, необходимо воспользоваться кнопками над списком.

При выборе сечений в окне детали нужно указывать их в точках (вершинах), которые должны последовательно соединяться. В этом случае при автоматической генерации пути будет построено тело требуемой формы.

Для того чтобы задать осевую линию элемента, активизируется переключатель Осевая линия и указывается нужный эскиз.

 

5.4.2 Траектория соединения сечений

Одни и те же сечения можно соединить различными способами. Можно выбрать способ генерации траектории, а также сделать ее разомкнутой или замкнутой.

Последовательность соединения сечений может быть указана вручную или определена автоматически. Для выбора нужного варианта нужно активизировать соответствующий переключатель в группе Траектория (см. табл. 5.6).

 

Таблица 5.6 - Варианты генерации траектории

Переключатель в группе Траектория	Особенности формирования элемента
Генерация траектории по указанным точкам	Эскизы последовательно соединяются по точкам, ближайшим к точкам их указания (см. рис. 5.6)
Автоматическая генерация траектории	Система автоматически определяет, какие точки сечений соединять при построении элемента. Этот способ рекомендуется использовать, если топология сечений одинакова (см. рис. 5.7)

 

Рисунок 5.6 - Элементы, образованные путем соединения разных точек одинаковых сечений (соединенные точки выделены)

 

5.5 Тонкая стенка

 

При создании формообразующего элемента любого типа можно образовать тонкостенную оболочку.

При формировании такой оболочки к поверхности элемента (без его «торцев») добавляется слой материала.

Если контур в эскизе сечения не замкнут, может быть построен только тонкостенный элемент. Если контур замкнут, может быть построен как тонкостенный, так и сплошной элемент.

Если в эскизе несколько вложенных контуров, построение тонкостенного элемента невозможно.

 

5.5.1 Общие приемы создания тонкой стенки

Опции управления созданием тонкостенного элемента одинаковы для всех типов формообразующих элементов.

Эти опции доступны во время задания параметров формообразующего элемента. Они сгруппированы на вкладке Панели свойств Тонкая стенка.

 

5.5.2 Параметры тонкой стенки

При создании тонкой стенки нужно указать направление добавления слоя материала к поверхности, образованной перемещением эскиза. Для этого выбирается нужный вариант в списке Тип построения тонкой стенки (см. табл. 5.7).

 

Таблица 5.7 - Возможные варианты построения тонкой стенки

Значение опции Тип построения	В каком направлении добавляется слой материала. Особенности задания толщины стенки тонкой стенки
Нет	Тонкая стенка не строится. Этот вариант недоступен, если контур в эскизе сечения не замкнут
Наружу	В прямом направлении относительно поверхности, образованной перемещением эскиза
Внутрь	В обратном направлении относительно поверхности, образованной перемещением эскиза
Два направления	В обе стороны относительно поверхности, образованной перемещением эскиза. При этом можно задать толщину для каждого направления отдельно
Средняя плоскость	В обе стороны симметрично относительно поверхности, образованной перемещением эскиза. При этом можно задать только суммарную толщину

После выбора направления требуется задать толщину стенки оболочки.

Если материал добавляется в направлении наружу, значение толщины нужно ввести Толщина стенки 1.

Если материал добавляется в направлении внутрь, значение толщины нужно ввести Толщина стенки 2.

Если материал добавляется в двух направлениях, используется поле Толщина стенки 1, чтобы задать толщину в направлении наружу, и поле Толщина стенки 2, чтобы задать толщину в направлении внутрь.

Если материал добавляется от серединной поверхности, используется поле Толщина стенки 1, чтобы задать суммарную толщину.

Примеры выполнения тонких стенок представлены на рис. 5.8.

 

Рисунок 5.8 - Примеры тонкостенных элементов

 

 

6 СОЗДАНИЕ ОСНОВАНИЯ ТЕЛА

 

Построение трехмерной модели детали заключается в построении ее тела. Формирование тела начинается с создания основания - его первого формообразующего элемента. Основание есть у любого тела. Оно всегда одно.

В качестве основания можно использовать любой из четырех типов формообразующих элементов - элемент выдавливания, элемент вращения, кинематический элемент и элемент по сечениям. Кроме того, основанием первого тела детали может стать другая (уже существующая) деталь.

Перед созданием модели всегда встает вопрос о том, какой элемент использовать в качестве основания. Для ответа на него нужно хотя бы приблизительно представлять конструкцию будущей детали.

Нужно мысленно исключить из этой конструкции фаски, скругления, проточки и прочие мелкие конструктивные элементы. Разбить деталь на составляющие ее формообразующие элементы (параллелепипеды, призмы, цилиндры, конусы, торы, кинематические элементы и т.д.).

Чаще всего в качестве основания используют самый крупный из этих элементов. Если в составе детали есть несколько сопоставимых по размерам элементов, в качестве основания можно использовать любой из них.

Иногда в качестве основания используют простой элемент (например, параллелепипед, цилиндр), описанный вокруг проектируемой детали (или ее части).

В некоторых случаях можно выбрать основание (а также наметить дальнейший порядок проектирования детали), представив технологический процесс ее изготовления.

Вообще говоря, дать универсальные рекомендации по выбору основания тела невозможно. Любой конструктор вырабатывает представления об удобном ему порядке моделирования после самостоятельного создания нескольких моделей.

 

6.1 Создание эскиза основания

 

Построение любого основания начинается с создания эскиза. Эскиз располагается на плоскости. Как правило, для построения эскиза основания выбирают одну из существующих в файле детали координатных плоскостей.

Выбор плоскости для построения эскиза основания не влияет на дальнейший порядок построения модели и ее свойства. Однако от него зависит положение детали при выборе стандартной ориентации (см. рис. 6.1). Например, если эскиз-сечение элемента выдавливания построен в плоскости XY, то проекция элемента на виде спереди будет совпадать с формой эскиза.

 

Рисунок 6.1 - Положение детали относительно координатных плоскостей

 

Перед созданием эскиза основания в Дереве модели выбирается нужная плоскость.

Создание эскиза в выделенной плоскости производится с помощью вызова команды Операции - Эскиз либо нажатием кнопки Эскиз на панели Текущее состояние. Команду Эскиз можно также вызвать из контекстного меню.

В Дереве модели появится пиктограмма нового эскиза, отмеченная «замком», а кнопка Эскиз останется нажатой. Это свидетельствует о том, что система находится в режиме редактирования эскиза.

Режим редактирования эскиза практически не отличается от режима редактирования фрагмента. В нем доступны все команды построения и редактирования графических объектов, выделения, измерений, простановки размеров, наложения параметрических связей и ограничений.

Исключение составляют команды создания таблиц и технологических обозначений во фрагменте. В режиме редактирования эскиза они отсутствуют. Это связано с тем, что в отличие от графических примитивов эти объекты при перемещении эскиза не участвуют в образовании формы трехмерного элемента, и в отличие от размеров они не определяют конфигурацию эскиза. Поэтому таблицы и технологические обозначения в эскизах не используются.

Когда создание эскиза закончено, необходимо вернуться в режим трехмерных построений.

Для этого из контекстного меню вызывается команда Эскиз либо же нужно отжать кнопку Эскиз на Панели управления.

Система перейдет в режим трехмерных построений.

В Дереве модели появится пиктограмма нового эскиза . Она будет выделена цветом.

Эскиз будет подсвечен в окне модели.

Эскиз удобно строить, когда его плоскость совпадает с плоскостью экрана. Если плоскость эскиза перпендикулярна плоскости экрана, построение невозможно.

По умолчанию система настроена так, что при создании нового эскиза модель автоматически поворачивается в ориентацию Нормально к... по отношению к плоскости эскиза, а при выходе из режима эскиза возвращается в прежнее положение.

Эту и другие настройки автоматической установки ориентации можно изменить в диалоге настройки параметров управления изображением.

Если автоматический поворот модели отключен, то плоскость эскиза можно вручную разместить параллельно экрану.

Для этого служит команда Нормально к... в меню кнопки Ориентация на панели Текущее состояние.

Можно установить плоскость эскиза в ориентацию Нормально к... как до перехода в режим эскиза, так и после. В первом случае необходимо выделить плоскость будущего эскиза в Дереве модели и вызвать команду Нормально к... (она доступна в контекстном меню плоскости). Во втором случае плоскость выделять не нужно - можно просто вызвать команду Нормально к... из контекстного меню (она доступна, если не активна ни одна из команд геометрических построений) или из меню кнопки Ориентация.

 

6.2 Выполнение формообразующей операции

 

Теперь необходимо указать, каким способом требуется перемещать эскиз в пространстве для получения основания нужного типа, т.е. выбрать вид формообразующей операции.

Команды построения формообразующих элементов находятся в меню Операции - Операция. Кнопки для их быстрого вызова сгруппированы на панели Редактирование детали (см. рис. 6.2).

6.2.1 Элемент выдавливания

Для создания основания в виде элемента выдавливания нужно вызвать команду Операция выдавливания .

Команда доступна, если в модели еще нет основания, и выделен один эскиз.

Затем задаются параметры элемента при помощи специальных полей и переключателей на Панели свойств.

Зафиксировать основание - элемент выдавливания нужно нажатием кнопки Создать .

Созданный элемент выдавливания появится в окне детали, а соответствующая ему пиктограмма - в Дереве .

 

6.2.2 Элемент вращения

Для создания основания в виде элемента вращения вызывают команду Операция вращения .

Команда доступна, если в модели еще нет основания, и выделен один эскиз.

Затем задаются параметры элемента при помощи специальных полей и переключателей на Панели свойств.

Фиксирование основания - элемент вращения производится нажатием кнопки Создать.

Созданный элемент вращения появится в окне детали, а соответствующая ему пиктограмма - в Дереве .

 

6.2.3 Кинематический элемент

Для создания основания в виде кинематического элемента вызывается команда Кинематическая операция .

Команда доступна, если в модели есть один эскиз. Выделение эскиза перед вызовом команды необязательно.

Для того чтобы построение кинематического элемента было возможно, необходимо наличие траектории. Траекторией может служить любая пространственная или плоская кривая - спираль, сплайн, контур в эскизе - или несколько стыкующихся кривых.

Затем задаются параметры элемента при помощи специальных полей и переключателей на Панели свойств.

Чтобы зафиксировать основание - кинематический элемент, нужно нажать кнопку Создать.

Созданный кинематический элемент появится в окне детали, а соответствующая ему пиктограмма - в Дереве .

 

6.2.4 Элемент по сечениям

Для создания основания в виде элемента по сечениям вызывается команда Операция по сечениям .

Команда доступна, если в модели еще нет основания, но есть не менее двух эскизов. Выделение эскизов перед вызовом команды необязательно.

Затем задаются параметры элемента при помощи специальных полей и переключателей на Панели свойств.

Чтобы зафиксировать основание - элемент по сечениям нужно нажать кнопку Создать.

Созданный по сечениям элемент появится в окне детали, а соответствующая ему пиктограмма - в Дереве .

 

7 ПРИКЛЕИВАНИЕ И ВЫРЕЗАНИЕ ФОРМООБРАЗУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ

 

После создания основания тела можно приклеивать к нему или вычитать из него различные формообразующие элементы.

Они, как и основание, могут быть четырех типов:

- элементы выдавливания;

- элементы вращения;

- кинематические элементы;

- элементы по сечениям.

 

7.1 Создание эскиза на плоской грани детали

 

Эскиз добавляемого к детали или вычитаемого из детали формообразующего элемента может быть расположен как в базовой или вспомогательной плоскости, так и на плоской грани самой детали.

Если эскиз вырезаемого элемента расположен так, что элемент не пересекается с имеющимся телом, то выполнение операции невозможно.

Если аналогичным образом расположен эскиз приклеиваемого элемента, то выполнение операции возможно, однако ее результатом будет новое тело.

Для создания эскиза на плоской грани нужно выделить эту грань и вызвать команду Операции -Эскиз.

Если выделенная грань - не плоская или выделено несколько граней (плоскостей), то команда создания нового эскиза недоступна.

Система перейдет в режим редактирования эскиза. При этом в эскизе появятся фантомы всех ребер грани, на которой этот эскиз строится. Они отображаются пунктирными линиями. В ходе построения эскиза можно привязываться к этим фантомам также, как к обычным графическим примитивам.

Фантомы ребер грани могут учитываться при наложении параметрических связей и ограничений.

Например, отрезки в эскизе можно сделать перпендикулярными или параллельными ребрам грани. Можно привязать характерные точки объектов к ребрам грани и т.д. Если впоследствии ребра грани изменят свое положение, то связанные с ними объекты эскиза перестроятся в соответствии с новым положением ребер (так, чтобы не нарушались наложенные на них связи и ограничения).

Фантомы ребер грани исчезают по выходе из режима редактирования эскиза. При выполнении операции они не учитываются.

Когда создание эскиза закончено, необходимо вернуться в режим трехмерных построений. Для этого вновь вызывается команда Эскиз или отжимается соответствующая кнопка.

 

7.2 Проецирование в эскиз существующих объектов

 

Иногда требуется изобразить в эскизе контур, представляющий собой проекцию ребра или грани на плоскость эскиза. Такое построение трудно, а иногда невозможно выполнить стандартными средствами графического редактора.

Чтобы создать в эскизе проекцию какого-либо объекта, вызывается команда Операции - Спроецировать объект . Кнопка для вызова этой команды находится на панели Геометрия.

Далее указывается объект, проекцию которого требуется получить, - грань, ребро или ось. Система создаст в эскизе его проекцию и будет ожидать указания следующего объекта для построения проекции.

Проекции ребер и граней создаются в виде графических объектов со стилем линии Основная.

Проекции вспомогательных осей создаются в виде вспомогательных прямых.

Если прямолинейное ребро (или ось), выбранное для построения проекции, перпендикулярно плоскости эскиза, проекция не создается (т.к. она вырождается в точку).

При построении проекции грани в эскиз проецируются ограничивающие ее ребра. Если проекции каких-либо ребер совпадают, в эскизе остается одна из них. В этом случае система выдает сообщение «Проекции некоторых объектов не добавлены».

 

7.3 Приклеивание элементов

 

Операции приклеивания, как и операции создания основания, приводят к добавлению материала тела. Поэтому приклеивание к телу формообразующих элементов производится при помощи тех же команд, что и создание основания тела.

Эти команды расположены в меню Операции - Операция.

Кнопки для вызова этих команд находятся в одной группе на панели Редактирование детали (см. рис. 6.2).

 

7.4 Вырезание элементов

 

Команды вырезания из детали формообразующих элементов расположены в меню Операции - Вырезать.

Кнопки для их вызова находятся в одной группе на панели Редактирование детали (см. рис. 7.1).

Параметры вырезаемых элементов аналогичны параметрам приклеиваемых элементов. Однако при вырезании элементов требуется задать еще одну характеристику - способ вырезания.

 

7.4.1 Выбор результата операции вырезания

Если формообразующий элемент пересекается с существующим телом, то при вырезании можно удалить материал, находящийся внутри или снаружи поверхности этого элемента, т.е. вычесть элемент из тела, или получить пересечение элемента и тела (см. рис. 7.2).

 

а) б) в)

Рисунок 7.2 - Различные способы вырезания: а) исходные элементы; б) результат вычитания Элемента Б из Элемента А; в) результат пересечения элементов А и Б

 

Чтобы выбрать вариант вырезания, нужно активизировать вкладку Панели свойств Вырезание (см. рис. 7.3).

Затем нужно активизировать в группе Результат операции переключатель, соответствующий требуемому способу вырезания - Вычитание элемента