62 Создание твердых тел в системе AutoCad

1.1. Базовые тела

Одним из способов создания в системе AutoCAD твердотельной модели

изделия является мысленное разложение его на простые стандартные состав-

ляющие. Затем путем логических операций (объединения, вычитания и пере-

сечения), а также операций редактирования создать объект нужной формы.

Для этой цели AutoCAD предлагает команды для построения базовых тел:

DOX (ЯЩИК), VEDGE (КЛИН), CYLINDER (ЦИЛИНДР), CONE (КОНУС),

TORUS (ТОР), SPHERE (ШАР), PYRAMID (ПИРАМИДА).

В основном построение базовых тел и поддержание диалога с системой в

процессе построения не вызывает никаких затруднений. Поэтому мы не бу-

дем останавливаться на этом за некоторым исключением.

Рассмотрим пример создания нового для AutoCAD стандартного тела в

форме правильной пирамиды – команда PYRAMID (ПИРАМИДА)

Первый запрос:

4 стороны Описанный

Центральная точка основания или [Кромка/Стороны]:

В первой строке сообщения выводятся текущие установки команды:

четыре стороны правильного многоугольника в основании и многоугольник

описывается вокруг окружности, радиус которой будет задан. Пользователь

имеет три варианта ответа на этот вопрос:

· Задать точку центра правильного многоугольника.

· Выбрать опцию Кромка, с помощью которой можно задать длину сторо-

ны правильного многоугольника.

· Выбрать опцию Стороны, чтобы изменить количество сторон много-

угольника.

Выберем опцию Стороны и на запрос о числе сторон введем 7. А затем в

ответ на повторяющийся начальный запрос укажем точку центра с координа-

тами, например 50, 50, 50.

На запрос:

3

Радиус основания или [Вписанный]:

зададим радиус, например мышью.

Следующий и последний запрос:

Высота или [2Точки /Конечная точка оси/Радиус верхнего основания]:

Высоту можно указать числом или курсором. Опция 2Точки дает возмож-

ность вычислить высоту как расстояние между двумя дополнительными точ-

ками. Опция Конечная точки оси дает возможность задать любую точку про-

странства, которая станет точкой вершины и тем самым повернет пирамиду

вместе с основанием в пространстве (сохранится только точка центра основа-

ния). Опция Радиус верхнего основания дает возможность построить усечен-

ную пирамиду.

1.1. Команда POLYSOLID (ПОЛИТЕЛО)

Эта команда позволяет строить двумерную осевую полилинию с одновре-

менным преобразованием ее в тело путем задания ширины и высоты. Объем

тела получается за счет ширины осевой линии в текущей плоскости XY и вы-

соты выдавливания по оси Z.

Эта команда допускает в полилинии дуговые сегменты.

При вызове команды POLYSOLID (РОЛИТЕЛО) появляется запрос:

Начальная точка или [Объект/Высота/ Ширина/ выРавнивание]<Объект>:

При этом указывается первая точка полилинии или одна из опций - соот-

ветствующие буквы: О, В, Ш, Р. По умолчанию выбирается опция Объект.

Итак опции этой команды предназначены:

· Объект – преобразование существующего двумерного объекта (полили-

нии, отрезка или дуги) в тело;

· Высота – задание высоты тела;

· Ширина – задание ширины тела относительно осевого двумерного объек-

та;

· ВыРавнивание – указание способа распределения ширины относительно

осевого объекта (вЛево, Центр, вПраво).

Эта команда удобна для построения стен любого контура – чередование

отрезков и дуг. Перед началом рисования контура устанавливаются все необ-

ходимые настройки: высота ширина и выравнивание путем многократного

вызова команды ПОЛИТЕЛО с опциями. При этом ширина хранится в си-

стемной переменной PSOLWIDTH, а высота – в системной переменной

PSOLHEIGHT. Вызвав эти переменные, можно просмотреть их установки и

внести при необходимости изменения.

1.2. Динамические пространственные операции для построения тел

AutoCAD представляет пользователю способы формирования тел из про-

стых двумерных объектов с помощью пространственных динамических опе-

раций.

Для этого потребуется нам познакомиться с таким примитивом как REGION

(Область). Область представляет собой часть плоскости, ограниченную

замкнутым контуром произвольной формы, и может содержать внутри себя

отверстия. Область обладает свойством непрозрачности при удалении скры-

тых линий командой HIDE (СКРЫТЬ) и может тонироваться с помощью ко-

манды RENDER (ТОНИРОВАТЬ). Область представляет интерес с точки зре-

ния создания тел вращением или выдавливанием.

Для создания области в AutoCAD используется команда BOUNDARY

(КОНТУР), при этом достаточно указать точку внутри замкнутого контура,

который мы хотим использовать в качестве области.

Итак, получив необходимые сведения об области и контуре, мы вернемся

к командам динамического построения тел. Их всего 4.

Команда EXTRUDE (ВЫДАВИТЬ) производить выдавливание объекта по

нормали или по траектории с возможностью конусности.

Команда SWEEP (СДВИГ) осуществляет СДВИГ двумерного основания

по траектории, при этом возможно масштабирование, поворот основания и

закручивание.

Команда REVOLYE (ВРАЩЕНИЕ) вызывает вращение двумерного

объекта относительно оси на заданный угол.

Команда LOFT (ПОСЕЧЕНИЯМ) строит тело, ограниченное поверхно-

стью, интерполируемой по промежуточным сечениям.

Рассмотрим применение этих команд на конкретных примерах.

Пример 1. Построить твердотельную трубу, например водопроводную,

изогнутую под определенным углом.

Для удобства обозрения установим на экране в качестве вида

юго-западную изометрию. Далее построим два концентрированных круга с

центром в начале координат с радиусами 100 и 80. Преобразуем их в области,

используя команду ОБЛАСТЬ. Затем с помощью команды SUBTRACT (ВЫ-

ЧЕСТЬ) из большей области вычтем меньшую и получим область в форме

кольца. Поскольку в задании требуется построить изогнутую трубу, то пред-

варительно из центра области изобразим траекторию выдавливания. Для это-

го в UCS (ПСК) – то есть в пользовательские системы координат и повернем

плоскости XY на 900. В новой системе координат построим двумерную по-

лилинию, состоящую из 3-х сегментов (отрезок – дуга – отрезок). Построе-

ние произвольное.

Далее, оставаясь в этой же системе координат, вызовем команду EXTRUDE

(ВЫДАВИТЬ).

Появляется запрос, предлагающий следующие опции:

Текущая плотность каркаса ISOLINES = 4

Высота выдавливания [Направление /Траектория/Угол сужения]

Опция Направление позволяет задать направление выдавливания с помо-

щью двух пространственных точек. Опция Угол сужения придает конусность

процессу выдавливания, а опция Траектория выдает запрос:

Выберите траекторию выдавливания или [Угол сужения]:

5

Указываем полилинию в качестве траектории выдавливания. Труба по-

строена. Рассмотрим ее в разных видах.

Построим объект, изображенный на рис.1.2, используя ко-

манду СДВИГ с масштабированием и закручиванием.

Для этого вначале также формируем область для выдавливания. Это бу-

дет прямоугольник со стенками определенной ширины. Затем вызываем ко-

манду SWEEP (СДВИГ)

Появляется запрос:

Выберите траекторию сдвига или [вЫравнивание/Базовая

точка/Масштаб/Наклон]:

Если выберем траекторию, то получим результат, аналогичный предыду-

щему примеру.

Рассмотрим другие опции:

вЫравнивание – спрашивает, надо ли выравнивать двумерный объект

перпендикулярно траектории в начальной точке или нет.

Базовая точка – можно задать новую базовую точку для операции выдав-

ливания.

Масштаб – применяет масштаб к исходному объекту равномерно по тра-

ектории выдавливания.

Наклон – управляет, добавлять ли дополнительно эффект закручивания и

с каким углом.

Для построения детали, изображенной на рис 2 используют опции

Масштаб и наклон.

Команда REVOLVE (ВРАЩАТЬ) осуществляется вращение двумерного

объекта относительно оси на заданный угол и в особых комментариях не ну-

ждается;

Выполняется очень просто, и также требует предварительно построения

области.

Изготовление детали путем вращения обрабатываемой заготовки завоева-

ло большую популярность в производстве, особенно в машиностроении.

Поэтому построение моделей таких деталей путем команды вращения очень

логично вписывается в твердотельное моделирование.

Но при этом должны выполняться следующие условия:

· Исходный профиль должен быть замкнутой плоской фигурой, в качестве

которой могут использоваться только такие примитивы: круг, эллипс, зам-

кнутая двумерная полилиния, замкнутый сплайн, у которого все вершины

располагаются в одной плоскости, область.

· Исходный профиль не должен иметь петли или складки.

· В качестве осевой линии, которая фигурирует в опции объект, могут ис-

пользоваться только отрезок или полилиния, имеющая один прямолиней-

ный сегмент, кроме этого ось не должна быть перпендикулярной к плоско-

сти.

Подробно остановимся на команде LOFT (ПОСЕЧЕНИЯМ). Эта команда

позволяет интерполировать внешнюю поверхность по замкнутым промежу-

точным сечениям. Количество сечений не ограничивается.

Построим три плоских объекта, изображенные на рис. 1.3а, расположив

их в плоскостях параллельных плоскости XY с уровнями 0, 150, 300.

Вызываем команду LOFT(ПОСЕЧЕНИЯМ) запрос:

Выберите поперечные сечения в восходящем порядке:

Последовательно указываем нижний квадрат, затем круг и треугольник.

Следующий запрос:

Задайте опцию [Направляющие/Путь/Только поперечные сечения]<Толь-

ко поперечные сечения>:

Воспользуемся опцией по умолчанию, то есть Только поперечные сече-

ния. При этом ничего не указывается, а производится интерполяция между

сечениями программно. Сразу выдается результат.

После выбора опции Только поперечные сечения открывается диалого-

вое окно Настройка лофтинга, в котором можно задать различные способы

формирования поверхности тела, то есть различные типы аппроксимации, а

именно:

· Кусочно-линейная.

· Гладкая.

· Нормальная.

· Ограничение углов.

Опция Направляющие позволяет указать направляющие линии, по кото-

рым система будет определять какие точки с какими надо соединять по

разным сечениям. Без направляющих первая точка соединяется с первой,

вторая – со второй и т.д.

Опция Путь дает возможность указать траекторию. Вдоль которой будет

генерироваться поверхность. Это важно для тех промежутков, где сечения

отсутствуют.

Нельзя оставить без внимания еще один способ получения твердого тела,

который более ранние версии AutoCAD не имели. Например, не было воз-

можности замкнутый двумерный объект (не полилиния) одной операцией

выдавливания превратить в твердое тело.

Команда CONVTOSOLID (ПРЕОБРВТЕЛО) – преобразовать в тело

способна справиться с этой задачей.