Оволодіти навиками побудови тривимірної моделі корпуса редуктора за допомогою системи компас-3d

Короткі теоретичні відомості

Корпусні деталі механізмів дуже складні для моделювання враховуючи наявність різних конструктивних елементів: опорних лап, фланців, отворів під кріпильні болти і тому подібне. Більш того, будь-яка така деталь окрім технологічних повинна відповідати певним естетичним вимогам, що ще більш ускладнює проектування та моделювання виробу.

Порядок виконання роботи

Почнемо, як завжди, з створення документа КОМПАС-Деталь, установки орієнтації Ізометрія XYZ і зберігання поки ще порожнього документа у файл під ім'ям Корпус.m3d.

Дуже важливо для таких великих і складних моделей правильно вибрати частину деталі, яка буде служити підставою в моделі. За основу приймаємо фланець корпусу, тому що саме його довжина і ширина визначають габарити корпусу, що дозволить нам при подальшій розробці моделі так чи інакше від нього відштовхуватися.

1. Виділіть площину ZX і запустіть процес створення ескізу на ній. Розміри фланців корпусу ми беремо з креслення редуктора.

2. Перед продовженням роботи ескіз потрібно трохи підправити. По-перше, слід прибрати зображення опорних поверхонь бобишок і місць кріплення кришок підшипників - вони будуть формуватися пізніше. По-друге, слід залишити на фланці всі зображення отворів (отворів саме у фланцях, а не в бобишках). По-третє, весь ескіз необхідно повернути на 90 ° проти годинникової стрілки. Отриманий ескіз повинен виглядати як на рис. 6.1.

3. Після завершення редагування ескізу створіть фланець, видавивши ескіз за допомогою команди Операція видавлювання в сторону, протилежну нормалі, на відстань 13 мм (товщина фланця корпусу). Краще в полі Відстань 2 на панелі властивостей ввести значення 13, 01, а не рівно 13. Це пов'язано з тим, що в подальшому ми будемо «приклеювати» до фланця стінки і інші елементи корпусу, і буде краще, якщо вони будуть трохи перетинатися (при «приклеюванні» встик пізніше можуть виникнути помилки розрахунку геометрії моделі, які не залежать від користувача).

4. Перейдемо до створення стінок корпусу. Почнемо з передньої стінки. Виділіть нижню плоску грань фланців і викличте команду Ескіз. Прив'язуючись до вже існуючої геометрії 3D-моделі, побудуйте ескіз, показаний на рис. 6.2. Відстань між паралельними лініями контуру одно товщині стінки корпусу, тобто 8 мм. Закінчите побудова ескізу, віджавши кнопку Ескіз на панелі Поточний стан.

Рисунок 6.1 - Ескіз для формування фланця корпусу

 

5. Починаємо створення ескізу в площині ZY. Намалюйте в ньому криву, окреслює вигин передньої стінки редуктора (рис. 6.3). Її також можна скопіювати з головного виду креслення редуктора (так буде навіть точніше). При створенні цього ескізу необхідно врахувати, що система, встановлюючи орієнтацію по нормалі до площини ескізу, розгортає модель догори дном. Це означає, що зображення всіх ескізів, розміщених в площині ZY або паралельних їй площинах (які відповідають зображенням головного виду), доведеться малювати симетрично відносно горизонтальної осі. Простіше кажучи, «догори ногами».

Зверніть увагу, що початок траєкторії має лежати точно в площині ескізу кінематичної операції. З цього випливає, що якщо ви видавили фланець на 13,01 мм, то і ордината початку траєкторії в другому ескізі повинна дорівнювати 13,01 мм. Не більше і не менше (тому що ескіз лежить в нижній горизонтальній грані фланця). Інакше ви просто не зможете виконати кінематичну операцію.

Рисунок 6.2 - Ескіз профілю передньої стінки редуктора

 

Рисунок 6.3 - Вигин передньої стінки редуктора: крива на кресленні (а) та її розміщення в ескізі (б)

 

6. Створивши ці два ескізи, натисніть кнопку Кінематична операція панелі Редагування деталі і побудуйте передню стінку редуктора. В якості базового ескізу вкажіть профіль стінки, а в якості траєкторії - щойно створену криву-контур корпусу. У групі кнопок Рух перетину натисніть кнопку Паралельно самому собі. Створіть кінематичну операцію. У результаті до фланця редуктора буде «приклеєна» його передня стінка (рис. 6.4).

Рисунок 6.4 - Додавання передньої стінки корпуса редуктора

 

7. Аналогічно створіть і задню стінку корпусу редуктора. Ескіз кінематичної операції буде мати ту ж форму, що і на рис. 6.2, тільки розміститься на лівій стороні фланця (в режимі редагування ескізу - в нижній частині ескізу). Спрямовуючу можна скопіювати з головної виду креслення. Отримана стінка показана на рис. 6.5. Направляючі обох операцій кінематичного «приклеювання» більше не будуть використовуватися, тому їх можна сховати.

Рисунок 6.5 - Додавання задньої стінки корпуса редуктора

 

8. Тепер можна перейти до побудови бічної стінки. Її можна виконати звичайним видавлюванням на величину товщини стінок, просто заповнивши матеріалом деталі проміжок між задньою і передньою стінками корпусу. Ескіз операції видавлювання повинен повторювати контури країв вже побудованих стінок і фланця корпусу (рис. 3.76). Опорна площина ескіза - внутрішня торцева грань фланця (уздовж його довгої сторони). Гадаю, вам буде нескладно його побудувати.

Рис. 6.6 - Ескіз для видавлювання бічної стінки корпуса редуктора

 

9. Завершивши побудову ескізу, виконайте операцію видавлювання, встановивши зворотний напрямок дії операції, а величину видавлювання рівною 8 мм (рис. 6.7).

Рисунок 6.7 - Додавання бічної стінки корпуса редуктора

 

Другу бічну стінку поки не створюйте, ми до неї приступимо трохи пізніше.

10. Наступним кроком у побудові моделі корпусу буде створення місць кріплення кришок підшипників. Поверніться до креслення редуктора і визначте відстань від зовнішньої поверхні бічної стінки редуктора до опорної поверхні, на яку лягає торець кришки підшипника. Це відстань складає 40 мм. Створіть площину, зміщену назовні з корпусу редуктора, віддалену на вказану відстань від зовнішньої поверхні корпусу (нагадаю, для цього слід скористатися командою Зміщена площину).

Цю площину бажано відразу зробити невидимою. Створіть на цій площині ескіз, який складається з півкола радіусом 100 мм (радіус кришки підшипника веденого вала) з центром в точці початку координат і відрізка, що з'єднує кінці побудованої дуги (рис. 6.8). Завершіть створення ескізу.

Рисунок 6.8 - Ескіз для формування місць кріплення кришок підшипника

 

11. Тепер створіть точно такий же ескіз на зовнішній межі бічної стінки корпусу (на тій грані, щодо якої і була зміщена на 40 мм допоміжна площина). Тільки радіус півкола зробіть трохи більше, наприклад 106 мм, щоб місце кріплення кришки було сформовано з невеликим ухилом. Обов'язково з'єднайте кінці побудованої дуги відрізком.

12. Натисніть кнопку Операція по перетинах на панелі Редагування деталі. В якості вихідних об'єктів для даної команди вкажіть два тільки що створених ескізу. У моделі сформується місце під кришку підшипника веденого вала (рис. 6.9) з невеликим ухилом, оскільки радіус півкола другого ескізу ми приймали трохи більшим.

Рисунок 6.9 - Місце кріплення кришки підшипника

 

13. Аналогічно побудуйте місце кріплення кришки підшипника ведучого вала. При цьому використовуйте вже створену зміщену площину і зовнішню грань стінки корпусу. Радіуси напівкіл складають 88 і 94 мм відповідно (розміри під кришку підшипника швидкохідного валу). Крім того, центри кіл зміщені в ескізах вліво на величину міжосьової відстані передачі (259 мм). Матеріал, як і для тихохідного валу, додайте за допомогою операції по перетинах.

14. Як бачите, на корпусі навколо місць кріплення кришок не вистачає бобишок під болти, що стягують корпус і кришку редуктора. Створимо їх. Виділіть площину ZX і побудуйте в ній Ескіз першої перетину бобишки (рис. 6.10). Координати центра півкола подивіться на кресленні. Вони повинні збігатися з координатами центра отвору під болт в бобишки, а радіус півкола задайте рівним 25, 5 мм.

 

Рисунок 6.10 - Ескіз першої перетину бобишки

 

15. Напевно, ви вже зрозуміли, що бобишки ми також будемо створювати за допомогою операції по перетинах. З цього випливає, що нам необхідно виконати хоча б ще одне розтин. Побудуйте допоміжну площину, паралельну площині ZX і зміщену вниз від неї на величину 70 мм (висота бобишок, визначена з креслення). Створіть на цій площині ескіз, в якому розмістіть коло радіусом 16 мм.Центр окружності повинен мати ті ж координати, що і центр дуги в Ескіз першої перетину.

16. По двох побудованим ескізами створіть операцію по перетинах, в результаті отримала перший бобишках з боку веденого вала. Щоб створити другу таку ж Бобишки (рис. 6.11), дзеркально відобразіть її відносно площини XY. Для цього використовуйте команду Дзеркальний масив панелі Редагування деталі, після виклику якої спочатку виділіть в дереві побудови площину симетрії, а потім об'єкт для копіювання - операцію по перетинах, сформована перша Бобишки. Для створення дзеркальної копії натисніть кнопку Створити об'єкт.

Рисунок 6.11 - Бобишки

 

17. За таким же принципом будуються бобишки на місцях кріплення кришок ведучого вала. Однак перед тим, як виконати дзеркальне відображення, необхідно буде створити допоміжну площину, паралельну площині XY і зміщену від неї в зворотному напрямку на величину міжосьової відстані. Саме цю площину слід вказати при наступному виконанні команди Дзеркальний масив для створення копії бобишки праворуч від тихохідного валу.

18. Створимо отвори під кріпильні болти в місцях кріплення кришок підшипників. Виділіть бічну плоску грань, на яку будуть встановлюватися кришки, і викличте команду Отвір на панелі інструментів Редагування деталі. На панелі Вибір отвори вкажіть отвір під ім'ям Отвір 04 і задайте для нього наступні значення параметрів: діаметр зенковки D - 13 мм, діаметр отвору d - 12 мм (діаметр фіксуючих кришку гвинтів) і глибина отвору H - 30 мм. Введіть координати точки прив'язки центру отвори на опорній площині: абсциса - 0, ордината - 85 (значення ординати позитивне, оскільки вісь Y в ескізах на площинах, паралельних площині ZY, спрямована вниз).

19. Виконайте ще п'ять таких же отворів на тій же площині з наступними координатами: на відомому валу - (-73,61; 42,5) і (73,61; 42,5), на провідному валу - (-259; 75), (-194,05; 37,5) і (-323, 95; 37, 5).Координати розміщення отворів можете розрахувати вручну, виходячи з того, що радіуси розміщення болтів на кришках веденого вала - 85 мм, провідного - 75, а болти зміщені між собою на 60°. Однак значно простіше вимірювати ці координати по центрам зображень шапочок фіксуючих гвинтів на головному вигляді креслення редуктора. Отвори під гвинти показані на рис. 6.12.

Рисунок 6.12 - Отвори під фіксуючі гвинти в місцях кріплення кришок підшипників

 

20. Додамо днище моделі корпусу. Ескіз для цього елемента копіювати нізвідки, тому доведеться використовувати кмітливість і просторове мислення і виконати його самостійно. Оптимальною площиною для розміщення ескізу є XY. Почніть створення ескізу і додайте в нього наступні допоміжні прямі:

· чотири горизонтальних прямих. Перша з них повинна бути зміщена вниз від осі X на 262 мм (сама нижня точка редуктора), дві наступні позначають товщину днища (вони вище першої прямої відповідно на 4 і 12 мм), і остання пряма позначає товщину опорного фланця корпусу, що дорівнює 17 мм (тобто абсциса цієї прямої становить -245 мм);

· три вертикальних прямих. Перша буде проходити через точку початку координат, а дві інші повинні бути зміщені від неї на 77, 5 і 144, 75 мм вправо. Останні дві вертикальні лінії позначають границі опорних лап корпусу.

21. Відштовхуючись від точок перетину допоміжних ліній і використовуючи команду Безперервний введення об'єктів панелі Геометрія, побудуйте контур поперечного перерізу днища (рис. 6.13).

 

Рисунок 6.13 - Ескіз перетину днища корпусу

 

Можна спочатку виконати лише половину ескізу, а потім симетрично відобразити її відносно вертикальної осьової.

22. Закінчивши побудову ескізу, викличте команду Операція витискування. Виберіть напрямок видавлювання - Два напрямки, задайте величину видавлювання в прямому і протилежному напрямках по 129 і 273 мм відповідно (ці значення встановлюються на головному вигляді креслення). Виконайте операцію.

23. Нам необхідно створити два ребра жорсткості в моделі: по одному під кожною кришкою підшипника. Почнемо з ребра жорсткості на місці кріплення кришки веденого вала. Виділіть в дереві моделі ортогональну площину XY і побудуйте в ній ескіз ребра (рис. 6.14). Розміри не мають великого значення, головне, щоб кінці контуру, який в даному випадку складається всього з одного відрізка, перебували в тілі деталі.

Рисунок 6.14 - Ескіз ребра жорсткості

 

24. Вийдіть з режиму редагування ескізу і натисніть кнопку Ребро жорсткості на панелі Редагування деталі. Налаштуйте параметри операції таким чином:

· положення ребра - в площині ескізу;

· напрямок побудови - зворотне;

· кут нахилу - 3°;

· спосіб побудови тонкої стінки (налаштовується на вкладці Товщина) - Середня площину;

· товщина ребра (задається на вкладці Товщина) - 4 мм.

Після цього натискайте кнопку Наступний сегмент (вона розміщена на вкладці Параметри) до тих пір, поки стрілка, що відображає напрямок побудови ухилу на фантомі операції, не буде вказувати в бік бічної стінки редуктора. Після цього можете завершити настройку параметрів операції і створити ребро жорсткості (рис. 6.15).

Рисунок 6.15 - Ребро жорсткості: загальний вигляд (а) і нахил у бік корпусу (б)

 

25. Аналогічно виконайте друге ребро, розташоване під місцем кріплення кришки швидкохідного валу. В якості базової площини для його ескізу виберіть площину, щодо якої виконувалося дзеркальне копіювання правої бобишки на швидкохідному валу (нагадаю, ця площина паралельна площині XY і знаходиться на відстані 259 мм від неї). Параметрами формотворною операції Ребро жорсткості задайте такі ж налаштування, як і при побудові першого ребра.

26. Вас, безсумнівно, цікавить, як довго в моделі буде залишатися величезна діра на місці другої бічної стінки і чи не час виконувати всі описані вище дії (створення отворів, бобишок, ребер і т.п.) з іншого боку корпусу редуктора. Поспішу вас обрадувати: нічого подібного робити не доведеться! Всі зазначені елементи можна просто дзеркально відобразити.

Натисніть кнопку Дзеркальний масив на панелі Редагування деталі. Вкажіть в якості площині симетрії площину ZY, а в якості об'єктів копіювання наступні елементи деталі (їх краще виділяти в дереві побудови):

· операція видавлювання бічної стінки;

· операції додавання матеріалу по перетинах, що формують місця кріплення кришок і бобишки на корпусі;

· всі отвори під фіксуючі гвинти;

· ребра жорсткості.

Натисніть кнопку Створити об'єкт, щоб отримати дзеркальну копію вибраних елементів (рис. 6.16).

Рисунок 6.16 - Застосування дзеркального копіювання при моделюванні деталі корпусу

 

27. Додамо в моделі отвори під болти в бобишках і отвори в самому корпусі під підшипники обох валів.

Для ескізу отворів в бобишках виберіть верхню плоску грань фланців, збігається з ортогональною площиною ZX. Саме зображення ескізу скопіюйте з виду зверху креслення редуктора (при копіюванні в якості базової точки слід вибрати точку початку координат виду, а після вставки зображення повернути на 90 ° проти годинникової стрілки). Для формування отворів в бобишках скористайтеся інструментом Вирізати видавлюванням панелі Редагування деталі. Слід вибрати пряме напрямок вирізання (тобто в напрямку нормалі до площини ескізу), а величину видавлювання задати рівної 70 мм (висота бобишок).

Ескіз отворів під підшипники буде містити дві окружності з діаметром, рівним діаметру зовнішнього кільця підшипників ведучого і веденого валів (відповідно 120 і 140 мм). Центр першої окружності (для веденого вала) збігається з точкою початку координат ескізу. Центр другий (менший) окружності зміщений на 259 мм управо по осі X (Рис. 3.87). Сам ескіз повинен бути розміщений на площині ZY.

Рисунок 6.17 - Ескіз отворів під підшипники в корпусі

 

28. Створіть отвори за допомогою вирізування видавлюванням. Напрямок вирізування - Два напрямки, спосіб видавлювання по кожному з напрямків - До найближчої поверхні. При виборі такого способу видавлювання немає необхідності вказувати точне значення величини видавлювання - система визначить його автоматично. Підтвердивши виконання операції вирізування, ви отримаєте практично готову модель корпусу редуктора (рис. 6.18).

Рисунок 6.18 - Вирізання отворів під болти в бобишках і під підшипники в корпусі

 

 

29. Для більшої реалістичності моделі додайте заокруглення усередині і зовні корпусу, на кромках, фланцях і пр. (рис. 6.19). Радіуси заокруглень визначайте конструктивно. Постарайтеся за один виклик команди Заокруглення виконувати як можна заокруглень ребер з одним радіусом.

Рисунок 6.19 - Заокруглення в моделі

 

Іноді при спробі заокруглення декількох ребер відразу система видає повідомлення Неможливо виконати операцію заокруглення. Це означає, що програмі не вдається коректно розрахувати заокруглення певного радіусу на якомусь із виділених ребер. У такому випадку доведеться методом послідовного виключення перебирати всі ребра або змінювати їх радіус, поки заокруглення не виконається.

При виконанні операції Заокруглення вам в основному доведеться працювати тільки з ребрами у вікні моделі. Щоб інші об'єкти при цьому не заважали, налаштуйте фільтр виділення таким чином, щоб система «бачила» тільки ребра. Для цього активуйте панель Фільтри компактній панелі і натисніть кнопку Фільтрувати ребра. Після виконання заокруглень зніміть дію фільтра, клацнувши на кнопці Фільтрувати все.

Модель практично готова, за винятком одного маленького, але непростого елементу: в передній стінці редуктора необхідно сформувати нішу, куди буде вставлений масловказівний жезл.

1. Запустіть процес побудови ескізу на площині ZY. Перенесіть в нього з креслення контур виступу на корпусі, в який вставлений масловказівний жезл.

2. Побудуйте відрізок стилю Осьова, що співпадає з обводом корпусу (тобто з проекцією лінії зовнішньої поверхні передньої стінки на площину ескізу). Створіть перпендикулярну допоміжну пряму до цього відрізку (команда Перпендикулярна пряма панелі Геометрія), що проходить через точку перетину проекції опорної площини ніші для жезла та контуру обводу корпусу. Створіть ще одну допоміжну пряму так, щоб вона співпадала з першим (скопійованим з креслення) відрізком. Подовжите цей відрізок вздовж побудованої прямої до точки перетину допоміжних ліній. Створіть ще один відрізок від точки перетину прямих по нормалі до осьової лінії. Отриманий ескіз показаний на рис. 6.20.

Рисунок 6.20 - Контур ніші під масловказівний жезл

 

3. Виконайте команду Операція обертання панелі Редагування деталі для щойно сформованого ескізу. Налаштуйте її на створення сфероїда, після чого на вкладці Тонка стінка забороніть виконання тонкої стінки. Із списку Напрямок виберіть пункт Середня площину, а в полі Кут 1 введіть значення 180 (в результаті ескіз буде повернутий на 90 ° в кожну сторону від площини ескізу). Завершіть виконання операції (рис. 6.21).

 

Рисунок 6.21 - Початок формування ніші в корпусі під масловказівний жезл

 

4. Створіть ще один ескіз у цій же площині. У ньому розмістіть один відрізок, який позначить опорну поверхню ніші. Скопіюйте його з креслення, але обов'язково прослідкуйте, щоб його перша точка не розташовувалася на передній стінці редуктора, а лише максимально наближалася до неї. Друга точка відрізка повинна трохи виступати за контур-утворюючу ніші (рис. 6.22).

Рисунок 6.22 - Ескіз для формування опорної поверхні під жезл

 

4. Грунтуючись на останньому ескізі, виконайте команду Перетин за ескізом панелі Редагування деталі. Прослідкуйте, щоб на панелі властивостей було вибрано пряме напрям відсікання.

5. Створіть ще один ескіз на плоскій грані, утвореної перетином за ескізом. У ньому прямо під ручкою побудуйте коло з діаметром, рівним діаметру ступені жезла (рис. 6.23). За допомогою вимірювань на кресленні визначаємо цей діаметр (він становить 16 мм). Для даного ескізу проробіть операцію вирізування видавлюванням на відстань 12 мм в прямому напрямі (глибину вирізування також отримуємо з креслення).

 

Рисунок 6.23 - Ескіз першого отвору в ніші

 

6. Аналогічно виконайте ще одне вирізування, вже власне отвори в корпусі під жезл. Додайте окружність діаметром 9 мм на тій же площині, що і попередній ескіз. Величину видавлювання визначте довільно, виходячи з того, що отвір повинен наскрізь проходити через передню стінку, але при цьому не зачепити днище корпусу. Рекомендую взяти відстань виразно рівним 100 мм. Простежте також, щоб центри окружностей двох останніх ескізів точно збігалися (можна просто скопіювати першого окружного в другій ескіз, прив'язуючись до початку координат, а потім зменшити її діаметр до 9 мм), інакше отвори в ніші будуть неспіввісність. Отримане отвір для масловказівного жезлу показано на рис. 6.24.

 

Рисунок 6.24 - Ніша під масловказівний жезл

 

Виріжте в опорних лапах отвори під фундаментні болти.

Таким чином, ми завершили створення складної моделі корпусу одноступінчатого редуктора, для чого нам довелося виконати більше трьох десятків формотворчих операцій і безліч складних ескізів (рис. 6.25).

Рисунок 6.25 - 3D-модель корпуса редуктора

Лабораторна робота 7

Кришка редуктора

Ціль роботи