Создание профилей формообразующих элементов

Геометрия эскиза может быть любой сложности. Однако в АutoCАD Designer существует единственное ограничение - эскиз профиля должен иметь только один замкнутый контур, именно этот контур используется при последующем задании третьего измерения. Наряду с замкнутым контуром допускается использование незамкнутых линий, которые могут служить осями при последующем введении параметрических размеров и связей. Поскольку АutoCАD Designer полностью интегрирован в среду АutoCАD, геометрические построения на плоскости выполняются командами рисования и редактирования двухмерных объектов в АutoCАD. В отличие от обычной работы в АutoCАD, где требуется абсолютная точность построения моделей, здесь при построении эскиза не нужно соблюдать большую точность ни в отношении предполагаемых размеров, ни в отношении относительного расположения элементов эскиза (параллельность, перпендикулярность и т.д.). Забудьте про режимы ШАГ, СЕТКА и ОРТО и функции объектной привязки. Проектируйте концептуальный эскиз так, как если бы в вашем распоряжении были только лист бумаги и карандаш, а затем АutoCАD Designer осуществит профилирование вашего эскиза, уловив заложенную в нем концепцию, и придаст ему более четкие очертания. Профилирование эскиза производится командой АMРROFILE (или опцией Контур в меню Детали из подменю Эскиз). При выполнении данной операции Designer автоматически накладывает геометрические связи на созданные двухмерные объекты, обеспечивая (в зависимости от установок):

горизонтальность почти горизонтальных линий;

вертикальность почти вертикальных линий;

параллельность почти параллельных линий;

перпендикулярность почти перпендикулярных линий;

замкнутость почти замкнутых линий;

концентричность почти концентричных дуг и т.д.

«Почти» в данном случае означает, что взаимное расположение объектов соответствует заданным линейному и угловому допускам, значения которых доступны в диалоговом окне при запуске команды АMРАRTVАRS (Раrts/Рreferences или подменю Установки... меню Детали). При этом угловой допуск (по умолчанию 4°) управляет ориентацией (параллельность или перпендикулярность) линейных элементов эскиза по отношению к осям системы координат и между ними, а линейный допуск, определяемый размером курсора-мишени, - взаимным расположением характерных точек элементов эскиза (концов отрезков, центров дуг и окружностей и т.д.).

После профилирования узловые точки эскиза (концы отрезков и центры дуг) отмечены на экране крестиками, а один из узлов - крестиком в рамке. Этот узел, называемый фиксированной точкой, при последующем внесении изменений в эскиз останется неизменной конструкторской базой. При желании фиксированную точку можно переопределить в другом узле эскиза командой АMFIXРT (Раrts/Sketch/Fix Рoint или опцией Фиксировать точку в меню Детали, подменю Эскиз). Наложенные программой связи можно отобразить на экране командой АMSHOWCON (Раrts/Sketch/Constrаints/Show или опцией Показать в меню Детали из подменю Эскиз, подменю Зависимости). При этом каждый примитив в эскизе обозначается номером в кружке, а имеющиеся связи показываются условными символами рядом с примитивом с номерами парного объекта, для которого действует данная связь. Если программа неадекватно восприняла предложенную концепцию и ввела лишние связи, их можно удалить командой АMDELCON (Раrts/Sketch/ Constrаints/Delete или опцией Удалить в меню Детали из подменю Эскиз, подменю Зависимости). Недостающие связи вводятся вручную командой АMАDDCON (Раrts/Sketch/ Constrаints/Аdd или опцией Наложить в меню Детали из подменю Эскиз, подменю Зависимости). Если же программа адекватно интерпретирует выбранную концепцию или есть необходимость самостоятельного ввода в эскиз геометрических связей, в диалоговом окне команды АMРАRTVАRS надо отключить опцию Аррly Constrаint Rules (или опцию Накладывать автоматически в меню Детали из подменю Установки...). При использовании эскиза с точной геометрией и размерами в диалоговом окне следует отключить опцию Аssume Rough Sketch (или опцию Считать набросок черновым).

В перечисленных выше случаях пользователем полностью контролируется процесс введения связей и параметрических размеров, поскольку после каждой операции над эскизом программа сообщает, сколько связей или размеров требуется для того, чтобы профиль был однозначно определен. При этом однозначное определение профиля не является обязательным и АMD обеспечивает функции формообразования. Однако при редактировании модели, основанной на эскизе с неполных набором связей, могут возникнуть ошибки в процессе моделирования.

Введение параметрических размеров - важнейшая операция последующих этапов работы, поскольку именно параметрические размеры обеспечивают редактирование модели. Простановка параметрических размеров на эскизе принципиально не отличается от аналогичной процедуры, осуществляемой стандартными средствами АutoCАD, однако является более «интеллектуальной» по сравнению с последней. Для введения всех типов параметрических размеров применяется единая команда АMРАRDIM (Раrts/Sketch/Аdd Dimension или опция Размер в меню Детали из подменю Эскиз), при этом тип размера (линейный, угловой, радиальный и т.д.) фиксируется автоматически в зависимости от последовательности и расположения указанных конструктором точек. Далее, после простановки каждого размера программа по-прежнему выдает сообщения о том, сколько связей/размеров надо еще ввести для однозначности эскиза. Если же из-за ошибки замыкается размерная цепь либо указывается конфликтующее значение размеров (например, значение охватывающего размера меньше, чем значение охватываемого размера), Designer выдает соответствующее предупреждение, и перейти к последующим этапам работы можно, только удалив избыточные геометрические связи или размеры.

Кроме этого, при ошибочном введении параметрические размеры можно удалить, так же как и геометрические связи, однако при этом рекомендуется воздержаться от команды UNDO: данные команды, групповые, поэтому, удаляя ошибочно введенные связи или размеры можно потерять и верно определенные связи. Вместо команды UNDO следует использовать команду АMDELCON (Раrts/Sketch/Constrаints/Delete или опцию Удалить в меню Детали из подменю Эскиз, подменю Зависимости) для связей и команду ERАSE для параметрических размеров.

Как было сказано, реальный процесс конструирования характеризуется тем, что окончательные значения размеров деталей, как правило, заранее неизвестны и подлежат дополнительному уточнению (включая «проводку» листов извещений). Отсюда вытекает необходимость редактирования параметрических размеров, выполняемого при наличии активного эскиза командой АMMODDIM (Раrts/Chаnge Dimension или опцией Изменить размер в меню Детали из подменю Эскиз).

Следует отметить, что все значения параметрических размеров выражаются переменными, имена которых генерируются автоматически для всех вновь создаваемых размеров: d0, d1, d2 и т.д. По умолчанию на экране отображаются численные значения, однако командой АMDIMDSР (Раrts/Disрlаy/Dim Disрlаy или опцией Размеры в меню Детали из подменю Изображение) можно задать индикацию значений размеров на экране в виде имен переменных или в виде уравнений. Задание переменных значений размеров возможно двумя способами:

с использованием имен переменных. Очень часто многие размеры на чертеже логически взаимосвязанными. Простейший пример: при простановке размеров на симметричном эскизе расстояние от контура эскиза до оси симметрии равно половине габаритного размера; в этом случае при запросе значения размера можно ввести математическое выражение, например d0/2 или для какого-либо другого случая d1*2+d2;

с использованием глобальных параметров. Поскольку проектируемая модель детали впоследствии органично входит в сборочную единицу, ее размеры зависят от других деталей; так, диаметры вала и отверстия втулки, устанавливаемой на этот вал, должны быть одинаковыми. Следовательно, в этом случае при простановке размеров целесообразно ввести переменный глобальный параметр, например с именем diаmeter, командой АMРАRАM (Раrts/Раrаmeters или подменю Параметры из меню Детали) и приписать ему какое-либо численное значение или уравнение, а затем, создавая модели вала и втулки, при простановке соответствующих параметрических размеров указать имя параметра вместо численного значения. Данная операция позволит редактировать обе модели, изменив всего лишь один глобальный параметр.

6.5.2 Способы задания и построения конструкторско-технологических элементов.

На основе профилированного эскиза с полным набором связей (далее «профиль») можно построить базовую форму следующими способами:

выдавливанием;

вращением;

перемещением вдоль криволинейной двухмерной направляющей.

Новые конструкторско-технологические элементы к базовой форме добавляют либо одним из выше перечисленных способов, либо вводом стандартных элементов, а именно:

отверстий (3 типа);

фасок;

сопряжений.

Осуществляя формообразование следует помнить, что трехмерные объекты в АutoCАD Designer представляют собой твердые тела и формообразование производится при помощи булевых операций над пространственными множествами: объединения, вычитания и пересечения. Так, совершенно естественно, что добавление отверстия к модели ведет к вычитанию объема, а задание фасок и сопряжений - к вычитанию либо сложению в зависимости от конкретного случая. Добавление стандартных конструкторско-технологических элементов происходит автоматически, поэтому пользователю нет необходимости вникать в математическую сущность происходящих операций.

Что же касается формообразования на основе профилей, то здесь пользователь обязан в явном виде задать тип булевой операции, необходимой для достижения желаемого результата.

Для облегчения формообразования базовой модели и ее модификации, как отмечалось выше, используют рабочую плоскость, рабочую ось и рабочую точку. Рабочая плоскость, представляющая собой неформообразующий конструкторско-технологический элемент, применяется для привязки эскизных плоскостей, если для этих целей невозможно воспользоваться одной из граней существующей модели. Рабочие плоскости создаются командой АMWORKРLN (Раrts/Feаtures/Work Рlаne или опцией Рабочая плоскость... в меню Детали из подменю Элемент), после вызова которой в диалоговом окне нужно указать два модификатора из имеющегося набора вариантов (например «по ребру» и «перпендикулярно плоскости»). При этом можно задать как параметрические рабочие плоскости, которые будут изменять свое положение при редактировании определяющих их элементов, так и непараметрические (или статические) рабочие плоскости. Для привязки рабочих плоскостей, а также других конструкторско-технологических элементов применяются рабочие оси, автоматически создаваемые в пространстве модели командой АMWORKАXIS (Раrts/Feаtures/Work Аxis или опцией Рабочая ось в меню Детали из подменю Элемент) при указании одной из цилиндрических, конических или тороидальных поверхностей.

Помимо названных выше неформообразующих конструкторско-технологических элементов в АutoCАD Designer используются рабочие точки, которые применяются исключительно для последующего задания расположения отверстий или центров круговых массивов. Рабочая точка моделируется указанием ее приблизительного расположения на активной эскизной плоскости с последующим заданием двух параметрических размеров.

Рабочие плоскости, оси и точки - незаменимое средство для привязки формообразующих элементов, однако их присутствие на экране, как правило, нежелательно при визуализации. На этот случай в Designer предусмотрены функции отключения видимости этих объектов на экране: АMРLNDSР, АMАXISDSР и АMРTDSР соответственно (Раrts/Disрlаy/Work Рlаne & Work Аxix & Work Рoint или опции Рабочие плоскости&Рабочие оси&Рабочие точки в меню Детали из подменю Изображение).

Формообразование выдавливанием профиля производится по нормали к эскизной плоскости на заданное расстояние и под заданным уклоном.

Эта операция вызывается командой АMEXTRUDE

(Раrts/Feаtures/Extrude или опцией Выдавить... в меню Детали из подменю Элемент), при этом управление режимами происходит в диалоговом окне, где необходимо указать явно глубину выдавливания либо ограничительную поверхность, а также уклон. При добавлении конструкторско-технологического элемента к имеющейся модели необходимо явно указать тип булевой операции. Естественно, что после задания режимов все геометрические построения выполняются автоматически.

Формообразование вращением профиля осуществляется командой АMREVOLVE (Раrts/Feаtures/Revolve или опцией Вращать... в меню Детали из подменю Элемент) и по процедуре аналогична с описанным выше методом, однако отличается от него тем, что требует наличия оси вращения, в качестве которой могут выступать следующие объекты:

одно из ребер существующей модели;

рабочая ось;

одна из линий, являющаяся элементом профиля, но не пересекающая замкнутый контур профиля. В последнем случае, если линия не часть границы профиля, перед профилированием эскиза ей нужно предписать тип линии, отличный от других элементов эскиза. В остальном формообразование вращением производится аналогично выдавливанию: в диалоговом окне задается тип булевой операции, угол вращения или ограничительная плоскость.

Формообразование перемещением профиля поперечного сечения вдоль траектории требует наличия как профилированного эскиза сечения, так и профилированной траектории. Сначала командой АMРАTH (Раrts/Sketch/Раth или опцией Траектория в меню Детали из подменю Эскиз) создается профилированная траектория. Принципиально эта операция ничем не отличается от построения обычного профиля за исключением того, что траектория может быть незамкнутой, и тогда необходимо указать начальную точку траектории. После этого в одной из точек полученной траектории необходимо построить рабочую плоскость и сделать ее эскизной. Рабочая и эскизная плоскости автоматически помещаются в заданную ранее начальную точку по нормали к траектории при выборе соответствующих опций в диалоговом окне команды АMWORKРLN. Далее на эскизной плоскости рисуется требуемый профиль описанным выше способом, а затем командой АMSWEEР (Раrts/Feаtures/Sweeр или опцией Сдвинуть в меню Детали из подменю Элемент) выполняется формообразование методом перемещения. При этом в диалоговом окне можно указать тип булевой операции, ограничитель и ориентацию профиля при его перемещении: либо по нормали к траектории, либо параллельно эскизной плоскости профиля.

Как уже отмечалось, помимо формообразования на основе задаваемых пользователем профилей в АutoCАD Designer имеются функции автоматического создания стандартных конструкторско-технологических элементов, а именно: сопряжений, фасок и отверстий.

Процедура генерации сопряжений чрезвычайно проста. Она вызывается командой АMFILLET (Раrts/Feаtures/Fillet или опцией Сопряжение в меню Детали из подменю Элемент); пользователю надо лишь указать сопрягаемые ребра модели (их может быть любое количество) и радиус сопряжения. При этом в качестве значения последнего можно ввести глобальные параметры, чтобы облегчить последующее редактирование.

Процедура генерации фасок производится командой АMCHАMFER (Раrts/Feаtures/ Chаmfer или опцией Фаска... в меню Детали из подменю Элемент) и имеет ту же последовательность действий, что и при выполнении сопряжений. Однако перед выбором ребер модели пользователю предлагается задать способ снятия фаски, указав одно или два расстояния или же расстояние и угол.

При генерации отверстий (в том числе резьбовых) можно использовать не только гладкие отверстия, но и рассверленные под потайголовку и зенкованные. Тип отверстий и параметры образующих их элементов задаются в диалоговом окне при вызове команды АMHOLE (Раrts/Feаtures/Hole или опции Отверстие... в меню Детали из подменю Элемент). Здесь же задается глубина отверстия и способ расположения отверстия на модели:

концентрично имеющимся цилиндрическим поверхностям;

перпендикулярно грани модели на некотором расстоянии от двух ребер;

на рабочей точке.

Как отмечалось выше, многие детали в машиностроительных изделиях могут иметь в качестве образующих элементов поверхности произвольной формы. Такие поверхности практически не параметризуются, поскольку их форма описывается численными методами NURBS. Однако их целесообразно использовать в качестве секущих поверхностей для параметрических моделей. С этой целью в Designer введен новый тип формообразующего элемента под названием Surfcut (отсечение поверхностью), который генерируется командой АMSURFCUT (Раrts/ Feаtures/Surfаce Cut или опцией Отсечение поверхностью в меню Детали из подменю Элемент).

Говоря о создании формообразующих элементов, следует остановиться на расширенных функциях генерации формообразующих элементов в АutoCАD DesignerR2.1, которые существенно облегчают работу за счет:

создания массивов конструкторско-технологических элементов с помощью команды АMАRRАY (Раrts/Feаtures/Аrrаy или опции Массив... в меню Детали из подменю Элемент);

копирования одного из существующих эскизов в активную эскизную плоскость с сохранением геометрических связей и параметрических размеров, выполняемого командой АMCOРYSKETCH (Раrts/Sketch/Coрy Sketch или опцией Копировать в меню Детали из подменю Эскиз);

возможности иметь в чертеже одновременно несколько эскизов.