 |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
Способы создания трехмерных геометрических моделей
|
|
1.
Принцип создания трехмерной модели
объекта в САПР заключается в перемещении плоского изображения в пространстве, след от которого определяет конфигурацию и параметры создаваемого объекта.
На рис.10.18б в качестве примера показана трехмерная твердотельная модель пружины, полученная путем перемещения плоского эскиза, представляющего собой сечение проволоки пружины, по траектории спирали (рис.10а).
 |  |
а) б)
Рис. 10.18. Пример создания трехмерной модели пружины
Последовательность создания трехмерной модели объекта:
- выбор плоскости для создания двухмерного изображения;
- выполнение грубого (приблизительного) эскиза на выбранной плоскости;
- параметризация эскиза (простановка требуемых размеров);
- выполнение операции формообразования модели.
Получение сложного объемного изображения объекта осуществляется путем последовательного создания элементов модели с помощью операций формообразования элементов и булевых операций объединения (приклеивания), вычитания (вырезания) и пересечения.
В соответствии со способом формообразования элементов трехмерных моделей в САПР различают следующие способы создания трехмерных моделей:
- сдвиг (выдавливание) в направлении линейного вектора перемещения;
- вращение вокруг заданной оси;
- перемещение вдоль заданной кривой;
- перемещение по сечениям.
Операция «Выдавливание»
обеспечивает перемещение контура, определенного плоским эскизом (рис.10.19а), в заданном линейном направлении. Возможны различные варианты выполнения этой операции:
- выдавливание на заданную длину (рис.10.19б);
- выдавливание с уклоном под заданным углом (рис.10.19в);
- выдавливание тонкостенного элемента (рис.10.19г);
- выдавливание до указанной поверхности.
-
а) б)
 |  |
в) г)
-
Рис. 10.19. Примеры создания трехмерных моделей операцией «Выдавливание»
Создание двухмерных эскизов в САПР трехмерного моделирования выполняется способом параметризации. Сначала выполняется грубый эскиз в параметрическом режиме, определяющий конфигурацию создаваемого элемента модели, после чего этот эскиз параметризуется, то есть задаются требуемые значения размеров. При этом предъявляются следующие обязательные требования к двухмерным эскизам трехмерных моделей:
- контур эскиза должен отображаться стилем линии «Основная»;
- контуры в эскизе должны быть замкнуты, не должны пересекаться и накладываться;
- контур эскиза должен определять форму основания создаваемого элемента, но не должен быть очень сложным (например, не рекомендуется учитывать фаски и скругления);
- эскиз должен быть определен, то есть должны быть указаны все необходимые и достаточные размеры, созданы все взаимосвязи и ограничения элементов эскиза (часто в САПР цвет линий эскиза изменяется в соответствии с его "определенностью", например: "недоопределенный" - синий, "определенный" – черный, "переопределенный" – красный).
Операция «Вырезать выдавливанием» аналогична операции «Выдавливание», но, в отличие от последней, обеспечивает не добавление, а вычитание материала. Возможны следующие варианты выполнения этой операции:
- вырез через все тело детали (рис.10.20а);
- вырез с уклоном (рис. 10.20б);
- вырез на расстоянии от заданной поверхности (рис. 10.20в).
 |  |  |
а) б) в)
Рис.10.20. Примеры создания трехмерных моделей операцией «Вырезать выдавливанием»
Операция «Вращение» создает элемент модели (тело или вырез в теле) путем поворота плоского эскиза вокруг осевой линии. Поэтому для выполнения операции необходимо создать эскиз и ось вращения (рис.10.21а).
Возможные варианты выполнения этой операции:
- создание элемента, повернутого на 360 градусов (рис.10.21б) или на неполный оборот (рис.10.21в);
- создание тонкостенного элемента (рис.10.21г).
 |  |
а) б)
 |  |
в) г)
Рис. 10.21. Примеры создания трехмерных моделей операцией «Вращение»
Причем, аналогично операции «Вырезать выдавливанием», выполняется операция «Вырезать вращением».
Операция «Выдавливание по траектории» создает элемент модели путем перемещения плоского профиля, определенного эскизом, по заданному направлению.
Направлением может быть эскиз кривой или кромка модели.
Так, например, модель пружины (рис.10.22б) создается путем перемещения окружности, являющейся сечением проволоки пружины, по спирали с шагом витков пружины (рис.10.22а).
 |  |
а) б)
Рис. 10.22. Пример создания трехмерной модели операцией «Выдавить по траектории»
Аналогичным образом винтовая канавка на твердотельной модели создается операцией «Вырезать по траектории» (рис. 10.23б), причем направляющей перемещения сечения является спираль с заданными диаметром и шагом витков (рис. 10.23а).
 |  |
а) б)
Рис. 10.23. Пример создания трехмерной модели тела с винтовой канавкой операцией «Вырезать по траектории»
Операция «По сечениям» создает модель (пример на рис.10.24б) с помощью двух или нескольких эскизов, построенных в разных плоскостях (рис. 10.24а) путем построения переходов между профилями, определяемыми заданными эскизами. Причем, модель может создаваться как добавлением материала тела, так и вырезанием. Необходимо учитывать, что эскизы в виде точек могут быть только в первой и последней плоскостях.
С помощью операции «По сечениям» создаются сложные по форме, так называемые, скульптурные модели.
 |  |
а) б)
Рис. 10.24. Пример создания трехмерной модели тела операцией «По сечениям»
С целью увеличения производительности автоматизированного проектирования в САПР имеется большое количество операций, позволяющих создавать дополнительные конструктивные элементы, а также выполнять различные манипуляции с геометрическими моделями.
При создании геометрических моделей машиностроительных конструкций часто используются следующие конструктивные элементы: фаска, скругление, круглые отверстия различной конфигурации, уклоны, ребра жесткости. Эти элементы создаются на любой плоской грани модели с помощью соответствующих операций, выполняемых с помощью так называемых макрокоманд, позволяющих одновременно выполнять несколько операций.
Команды «Скругление» и «Фаска» позволяют соответственно создавать скругления (рис.10.25а) и скосы (рис.10.25б) на выбранных кромках модели.
 |  |
а) б)
Рис.10.25. Пример выполнения команд "Скругление" и "Фаска"
Команда «Отверстие» создает отверстие на любой плоской грани модели (рис.10.26). В САПР могут быть библиотеки различных типов отверстий.
 |  |
Рис.10.26. Пример выполнения команды "Отверстие"
Команда «Оболочка» делает модель тела (рис.10.27а) полой, оставляя открытыми выбранные грани и стенки заданной толщины на остальных гранях (рис.10.27б).
 |  |
а) б)
Рис.10.27. Пример выполнения команды "Оболочка"
Для увеличения производительности при выполнении одинаковых элементов трехмерных моделей (отверстий, зубьев зубчатых колес, рифлений и др.) в САПР предусмотрены команды для создания линейного и кругового массивов, а также создания массивов по кривой.
Команда «Линейный массив» создает несколько копий выбранных элементов модели вдоль одного или двух прямолинейных направлений (рис.10.28).
 |  |
Рис.10.28. Пример создания линейного массива
Команда «Круговой массив» создает несколько копий одного или нескольких элементов через одинаковый интервал вокруг заданной оси (рис.10.29).
 |  |
Рис.10.29. Пример создания кругового массива
Команда «Массив по кривой» создает требуемое количество копий одного или нескольких элементов через одинаковый интервал вдоль заданной кривой (рис.10.30).
 |  |
Рис.10.30. Пример создания массива по кривой
Команда «Зеркальное копирование» отражает выбранные элементы (или все элементы) модели относительно выбранной плоскости или грани модели (рис.10.31)
 |  |
Рис. 10.31. Пример выполнения команды «Зеркальное копирование»
В процессе автоматизированного проектирования машиностроительных конструкций зачастую возникает необходимость анализа элементов внутри созданных трехмерных моделей объектов. В этих случаях применяются команды отсечения части модели
, позволяющие ее разрезать и удалить часть тела объекта. Варианты отсечения: «Сечение плоскостью» (рис.10.32) и «Сечение по эскизу» (рис.10.33).
Рис. 10.32. Пример выполнения команды «Сечение плоскостью»
 |  |
Рис. 10.33. Пример выполнения команды «Сечение по эскизу»
При проектировании машиностроительных изделий очень часто требуется создавать модели изделий, выполненные из листового материала, такие как: короба, кожухи, скобы и др. В этом случае использование рассмотренных ранее способов автоматизированного создания геометрических моделей, как показала практика, не является достаточно эффективным. Поэтому в современных САПР появились специальные средства трехмерного твердотельного моделирования, позволяющие создавать модели листовых деталей и получать их развертки, то есть виды деталей из листового материала в плоском (развернутом) состоянии.
Создание листовой детали
начинается с построения листового тела. К нему можно добавлять листовые элементы: сгибы, пластины, отверстия, вырезы.
К листовой детали можно также добавлять формообразующие элементы других типов: выдавливания, вращения, создаваемые по траектории, по сечениям, а также вырезать формообразующие элементы из листовой детали. Кроме того, к листовой детали можно добавлять конструктивные элементы (скругления, фаски, ребра, отверстия и т.п.). Для листового тела, пластин, отверстий и вырезов доступны также и операции копирования.
Сгибы - цилиндрические участки листовой детали, которые формируются в ней при выполнении следующих команд: сгиб, сгиб по линии, подсечка. Каждый сгиб имеет следующие основные параметры: значение радиуса и способ его задания (внутренний или наружный), значение угла и способ его интерпретации (угол сгиба или дополняющий угол), параметр развертки. Элементы управления позволяют настроить различные параметры операции и параметры сгибов.
Команда «Сгиб» позволяет создать сгиб вдоль ребра грани листовой детали. Ребро должно быть прямолинейным и принадлежать внешней или внутренней плоской грани листовой детали. Указанное ребро является линией сгиба, а грань — базовой гранью сгиба. Пример выполнения сгиба модели листовой детали показан на рис.10.34.
 |  | ||||
 | |||||
 |
Рис.10.34. Пример выполнения команды «Сгиб»
Команда «Сгиб по линии»
позволяет создать в детали сгиб по прямой линии относительно какой-либо грани детали. В качестве линии сгиба может использоваться любой прямолинейный объект: отрезок эскиза, сегмент ломаной, вспомогательная ось, прямолинейное ребро формообразующего элемента или поверхности. Линия сгиба должна располагаться в плоскости базовой грани и иметь с базовой гранью хотя бы одну общую точку. Пример выполнения команды «Сгиб по линии» показан на рис.10.35.
 | |||
 | |||
Рис.10.35. Пример выполнения команды «Сгиб по линии»
Команда «Подсечка»
позволяет создать в модели листового тела сразу два сгиба по прямой линии относительно какой-либо грани этого тела. Указанные линия и грань будут считаться линией сгиба и базовой гранью подсечки, причем в качестве линии сгиба может использоваться любой прямолинейный объект. Линия сгиба должна располагаться в плоскости базовой грани и иметь с базовой гранью хотя бы одну общую точку. Пример выполнения команды «Подсечка» показан на рис.10.36.
 | |||
 | |||
Рис.10.36. Пример выполнения команды «Подсечка»
Любой сгиб листовой детали может находиться в согнутом или разогнутом состоянии, то есть сгибами можно управлять. Чтобы сформировать элемент, находящийся в разогнутом состоянии, следует включить опцию «Разогнуть» (рис.10.37), а для возврата его в согнутое состояние – опцию «Согнуть». Аналогичный результат будет получен при выполнении команды «Разогнуть», но в этом случае для возврата в согнутое состояние требуется выполнить команду «Согнуть» или удалить (или исключить из расчета) команду «Разогнуть».
 |  |
Рис.10.37. Пример выполнения опции «Разогнуть»
При создании сгибов листового тела получаются разомкнутые углы. Замыкания этих углов может быть осуществлено с помощью команды «Замыкание углов». Для этого указывается пара смежных сгибов, выбирается способ замыкания (встык, с перекрытием или плотное замыкание), указывается величина зазора и обработка угла (без обработки, с обработкой по кромке или по хорде). На рис.10.38 показан вид листового тела с выполненными двумя смежными сгибами (рис.10.38а), с замкнутыми углами с плотным замыканием и с обработкой кромок по хорде (рис.10.38б) и после выполнения команды «Разогнуть» (рис.10.38в).
 |  |  |
а) б) в)
Рис.10.38. Пример выполнения команды «Замыкание углов»
Команда «Пластина»
Позволяет построить пластину (плоский элемент, «приклеенный» к листовой детали) на грани листового тела (рис.10.39).
 | |||
 | |||
Рис.10.39. Пример выполнения команды «Пластина»
Команда «Штамповка»
позволяет создать в листовой детали закрытую или открытую штамповку. На рис. 10.40 приведен пример создания закрытой (рис.10.40б) и открытой (рис.10.40в) штамповки. Грань, содержащая эскиз штамповки (рис 10.40а), считается базовой.
 |  |  |
а) б) в)
Рис. 10.40. Пример выполнения команды «Штамповка»
Команда «Жалюзи»
позволяет создать в листовой детали жалюзи по прямой линии. В качестве эскизов жалюзи используются отрезки. Пример выполнения команды «Жалюзи» показан на рис.10.41. Грань, содержащая эскиз жалюзи (рис.10.41а), считается базовой, причем базовой гранью жалюзи может быть только внешняя или внутренняя плоская грань листового тела или листового элемента. Вытянутое жалюзи показано на рис.10.41б, подрезанное жалюзи – на рис. 10.41в.
 |  |  |
а) б) в)
Рис.10.41. Пример выполнения команды «Жалюзи»
Команда «Буртик» Позволяет создать в листовой детали буртик круглой, U-образной или V-образной формы. Эскиз буртика - кривая, определяющая его конфигурацию и положение. На рис.10.42б показан результат выполнения команды «Буртик». Грань, содержащая эскиз буртика (рис.10.42а), считается базовой. Базовой гранью буртика может быть только внешняя или внутренняя плоская грань листового тела или листового элемента.
 |  |
а) б)
Рис.10.42. Пример выполнения команды «Буртик»
В процессе создания трехмерных геометрических моделей часто требуется использование вспомогaтельных плоскостей и осей.
Виды вспомогательных плоскостей:
- смещенная относительно другой плоскости;
- через три вершины;
- под углом к другой плоскости;
- через ребро и вершину;
- через вершину параллельно другой плоскости;
- через вершину перпендикулярно ребру;
- нормальная к поверхности;
- касательная к поверхности;
- через ребро параллельно/перпендикулярно другому ребру;
- через ребро параллельно/перпендикулярно грани.
Виды вспомогательных осей:
- через две вершины;
- на пересечении плоскостей;
- ось операции;
- через ребро;
- ось конической грани.
Для осуществления визуализации аксонометрических проекций трехмерных моделей объектов в САПР имеется ряд команд, позволяющих изменять ориентацию моделей и типы их отображений.
Изменяя ориентацию, пользователю имеет возможность "просмотреть" объект с различных точек зрения. Причем для этого модель можно повернуть на любой угол или использовать стандартные виды ориентации: спереди, сзади, слева, справа, сверху, снизу, нормально к выбранной плоскости, изометрия, диметрия. На рис.10.43 показаны примеры визуализации трехмерной геометрической модели зубчатого блока шестерен.
 |  |  |  |
а) б) в) г)
Рис.10.43. Примеры визуализации трехмерной модели зубчатого блока:
а – произвольный вид; б – вид спереди; в – вид слева; г – изометрия
Изменение типа отображения трехмерных моделей необходимо осуществлять для выбора наиболее удобного его представления в процессе проектирования. Используются следующие типы отображения моделей: каркасное (рис.10.44а), каркасное без невидимых линий (рис.10.44б), каркасное с тонкими невидимыми линиями, полутоновое (рис.10.44а), полутоновое с каркасом (рис.10.44г).
 |  |
а) б)
Рис.10.44. Варианты отображения модели зубчатого блока:
а – каркасное; б – каркасное без невидимых линий
Дата публикования: 2015-06-12; Прочитано: 1254 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!
