Глава 5. Основы трехмерного моделирования

Деталей

Общие принципы моделирования деталей

Цилиндр

Цилиндр

2

1

Призма

Пирамида

В современных системах трехмерного моделирования построение твердотельной модели осуществляется по общему принципу, который заключается в последовательном выполнении операций объединения, вычитания и пересечения над объемными элементами (призмами, цилиндрами, пирамидами, конусами и т.д.). На рис. 146 показан пример построения простой модели.                                                                      

                                                                                    

	3		4

4

Рис. 146. Пример построения простой модели

К прямоугольной призме в основании детали 1 путем объединения добавляется цилиндрическая бобышка 2, затем усеченная пирамида 3. Путем вычитания цилиндра 4 в модели выполняется отверстие.

Выполняя эти простые операции, можно построить самую сложную модель.

Как создать объемные элементы

Для создания объемных элементов используется перемещение плоских фигур в пространстве.

Перемещение прямоугольника в направлении, перпендикулярном его плоскости, приведет к формированию призмы (рис. 147).

Рис. 147. Формирование объемного элемента – призмы

В результате поворота ломаной линии на 360 º вокруг оси, лежащей в плоскости ломаной, будет сформирован объемный элемент – вал (рис. 148).

 

Рис. 148. Создание объемного элемента – вала

Если окружность перемещать вдоль направляющей кривой, то будет получен объемный элемент, представляющий собой круглый стержень определенного диаметра и формы (рис. 149).

Рис. 149. Создание объемного элемента – стержня

Эскизы и операции

Плоская фигура, в результате перемещения которой образуется объемное тело, называется эскизом, а само перемещение – операцией.

Эскизы могут располагаться на одной из стандартных плоскостей проекций, на плоской грани существующего тела или на вспомогательной плоскости. Эскизы состоят из отдельных графических примитивов: отрезков, дуг, окружностей, ломаных линий и т.д.

Компас-3D располагает разнообразными средствами для построения объемных элементов. К базовым типам операций можно отнести следующие:

1) операция выдавливания – выдавливание в направлении, перпендикулярном плоскости эскиза;

2) операция вращения – вращение эскиза ℓ вокруг оси i, лежащей в плоскости эскиза;

3) кинематическая операция – перемещение эскиза ℓ вдоль направляющей а;

4) операция по сечениям – построение объемного элемента по эскизам, которые рассматриваются как сечение элемента несколькими параллельными плоскостями.

Операция выдавливания

 

Используя операцию выдавливания, можно построить следующие объемные элементы.

Таблица 7

Операция выдавливания

№ п/п	Название	Эскиз	Объемный элемент
1	Призма
2	Усеченная пирамида, если задать величину и направление уклона
3	Призматическая поверхность общего вида
4	Цилиндр

Окончание табл. 7

№ п/п	Название	Эскиз	Объемный элемент
5	Конус, если задать величину и направление уклона
6	Цилиндрическая поверхность общего вида

 

 

Операция вращения

Операция вращения позволяет построить следующие объемные элементы.

Таблица 8

Операция вращения

№ п/п	Название	Эскиз	Объемный элемент
1	Цилиндр

 

 

Окончание табл. 8

№ п/п	Название	Эскиз	Объемный элемент
2	Конус
3	Параболоид
4	Эллипсоид
5	Сфера
6	Тор
7	Поверхность вращения общего вида

Кинематическая операция

В таблице представлены объемные элементы, построенные кинематической операцией.

Таблица 9

Кинематическая операция

№ п/п	Название	Эскиз	Объемный элемент
1	Трубчатая поверхность
2	Призматическая поверхность
3	Цилиндрическая поверхность
4	Винтовая поверхность

Операция сечение по эскизам

 

Операция сечение по эскизам позволяет построить следующие объемные элементы.

Таблица 10

Операция сечение по эскизам

№ п/п	Название	Эскиз	Объемный элемент
1	Каналовая поверхность
2	Циклическая поверхность
3	Коническая поверхность
4	Пирамидальная поверхность

 

5.4. Основные термины трехмерной модели

Объемные элементы, из которых состоит трехмерная модель, образуют в ней грани, ребра и вершины.

Грань – гладкая часть поверхности детали.

Ребро – прямая или кривая, разделяющая две смежные грани.

Вершина – точка на конце ребра.

Тело детали – замкнутая область пространства, ограниченная гранями детали.

В модели могут присутствовать дополнительные элементы: символ начала координат, плоскости и оси. Основные элементы 3D-модели представлены на рис. 150.

Рис. 150. Основные элементы 3 D -модели

Требования к эскизам

Одним из основных понятий при описании эскиза является контур.  Это совокупность  последовательно  соединенных  объектов  (от-

резков, дуг, ломаных и т.д.).

Основные требования, предъявляемые к контурам:

1) контур в эскизе всегда отображается стилем линии основная. Объекты, начерченные другим стилем, будут проигнорированы;

2) контуры в эскизе не должны пересекаться и иметь общих точек. Система трехмерного моделирования предъявляет высокие требования к качеству эскизов. На рис. 151 представлены примеры ошибок, связанных с нарушением этого условия.

 

Рис. 151. Ошибки при построении эскиза

Построение детали Кронштейн

В данном разделе дано подробное описание построения трехмерной модели детали Кронштейн, показанной на рис. 152.

Рис. 152. Кронштейн

Рис. 153. Рабочий чертеж детали Кронштейн Рабочий чертеж детали Кронштейн представлен на рис. 152.

Создание новой детали

Для создания новой детали:

1) нажмите кнопку Создать  на панели Стандартная;

2) в диалоговом окне укажите тип создаваемого документа Деталь и нажмите кнопку  (рис. 154).

 

Рис. 154. Диалоговое окно создания нового документа

После создания документа рекомендуется дать ему конкретное имя и сохранить в файл на диске;

3) щелкните на кнопке Сохранить  панели Стандартная. На экране появится диалоговое окно Укажите имя файла для записи. По умолчанию в нем откроется папка Samples. Поднимитесь на один уровень вверх в структуре папок. При этом откроется папка КОМПАС-3D V6. Нажмите кнопку Создание новой папки панели управления диалогового окна (рис. 155);

 

Рис. 155. Диалоговое окно сохранения документа

4) введите с клавиатуры новое имя папки Мои модели и нажмите клавишу <Enter>;

5) откройте вновь созданную папку щелчком на кнопке Открыть. Она пуста;

6) щелкните мышью в поле Имя файла. Введите с клавиатуры имя документа Кронштейн и нажмите кнопку Сохранить (рис. 156);

 

Рис. 156. Диалоговое окно сохранения документа

7) после этого на экране появится диалоговое окно Информация о документе (рис. 157), которая является необязательной.

Рис. 157. Диалоговое окно информации о документе

Щелчком на кнопке  закройте это диалоговое окно – документ будет сохранен.

Создание основания

Построение детали на рис. 158 можно начать с любого элемента. Удобнее в качестве основания принять прямоугольную пластину со скругленными углами.

 

Основание детали

Рис. 158. Выбор основания детали

Для создания этого объемного элемента нужно построить его плоский эскиз в виде прямоугольника и выполнить операцию выдавливания на величину, равную толщине пластины.

Создание эскиза основания

Построение основания начинается с создания плоского эскиза. При построении эскиза основания выбирают одну из стандартных плоскостей проекций. Выбор плоскости для построения эскиза основания не влияет на дальнейший порядок построения модели и ее свойства. От него зависит положение детали в пространстве.

1. Перед построением эскиза выберите щелчком мыши элемент Плоскость ZX в дереве построения.

2. Для того чтобы создать эскиз в выделенной плоскости, нажмите кнопку Эскиз  панели Текущее состояние.

3. Эскиз удобнее строить в плоскости экрана, для этого раскройте список стандартных ориентаций панели Вид и выберите вид Сверху.

4. Нажмите кнопку Прямоугольник  на инструментальной панели Геометрия .

Ширина прямоугольника

Высота прямоугольника

При построении прямоугольника панель свойств имеет следующий вид (рис. 159).

 

	Панель специального управления		Вкладка		Кнопки отрисовки осей		Список стилей

 

 

Рис. 159. Панель свойств построения прямоугольника

5. По умолчанию, для построения прямоугольника, нужно указать его вершины по любой из диагоналей (рис. 160).

 

 

Рис. 160. Построение эскиза основания

Для завершения построения объекта осталось задать его высоту и ширину. Задать параметры прямоугольника можно двумя способами:

1) создать объект с нужными значениями параметров, определив их значение в полях панели свойств;

2) создать объект с произвольными параметрами и затем уточнить их значения с помощью параметрических размеров.

При построении плоских чертежей геометрические объекты создаются с точными значениями параметров. В эскизах трехмерной модели достаточно начертить контур, близкий по форме и габаритам, не стараясь точно выдержать размеры. Второй способ построения является более правильным.

6. Щелчком на кнопке Прервать команду  на панели специального управления завершить работу команды Прямоугольник.

Инструментальная панель Размеры

Кнопка Размеры

7. Задать точно геометрические размеры контура в эскизе можно с помощью простановки параметрических управляющих размеров. Кнопки вызова (линейные, диаметральные, угловые и радиальные размеры) команд расположены на инструментальной панели Размеры (рис. 161).

 

Панель расширенных команд простановки линейных размеров

Рис. 161. Инструментальная панель «Размеры»

8. Нажмите кнопку Линейный размер .

9. Щелкните на кнопке Выбор базового объекта  панели специального управления (рис. 162).

Управление ориентацией

Управление размерной надписью

Выбор Базового объекта

 

Рис. 162. Панель специального управления «Линейный размер»

10. Укажите мышью в любой точке верхнего горизонтального отрезка – система автоматически определит точки 1 и 2 привязки размера и его ориентацию (рис. 163).

Рис. 163. Простановка горизонтального линейного размера

11. Укажите положение размерной линии. Щелкните мышью приблизительно в точке 3 (рис. 163).

12. В появившемся диалоговом окне Установить значение размера в числовом поле Значение введите значение 120 и нажмите кнопку  (рис. 164).

 

Рис. 164. Диалоговое окно установления значения размера

После этого система изменит ширину прямоугольника на заданное значение размера.

13. Аналогичным образом проставьте линейный вертикальный размер 80, определяющий высоту прямоугольника.

Рис. 165. Простановка вертикального линейного размера

14. Эскиз основания готов. Щелчком на кнопке Эскиз  на панели Стандартная закройте эскиз.

15. Теперь необходимо указать, каким способом нужно перемещать эскиз в пространстве для получения основания нужного типа, то есть выбрать тип формообразующей операции.

После закрытия эскиза автоматически включается кнопка Редактирование детали и открывается инструментальная панель Редактирование детали (рис. 166).

 

 

	Операция выдавливания

Рис. 166. Инструментальная панель «Редактирование детали»

16. Для создания основания детали в виде элемента выдавливания нажмите кнопку Операция выдавливания  панели Редактирование детали.

После вызова команды на панели свойств Элемент выдавливания нужно установить параметры элемента выдавливания (рис.167, а, б).

                        

а)                                                               б)

Рис. 167. Создание основания детали

Задайте величину выдавливания. Для этого в поле Расстояние 1 на панели свойств введите значение 15 мм, в поле Направление – прямое.

17. Нажмите кнопку Создать объект  панели специального управления. В окне модели система выполнит построение основания. Модель будет выглядеть, как на рис. 168.

Рис. 168. Основание детали