Лабораторная работа №4
по дисциплине «Компьютерная графика»
для специальности
«Электроэнергетика и электротехника» (Факультет АП)
Разработчики: А.П.Зелев, Н.Р.Асадуллина
Март 2012
Лабораторная работа №4
Тема: 3-D моделирование деталей.
Цель работы
Приобретение навыков работы с командами создания и редактирования 3D моделей
Задачи:
1.Создание 3-D модели детали «Колпачок» и ассоциативного чертежа детали по 3-D модели;
2.Создание 3-D модели двух деталей (присоединяемой и корпусной), входящих в резьбовое соединение и 3-D сборки.
Теоретическая часть
В предыдущих лабораторных работах изучалось создание плоских чертежей. Воссоздать форму и размеры пространственного геометрического объекта по плоским изображениям может только интеллект человека. Поэтому чертеж в общем случае не может использоваться для проведения расчетов на прочность, аэродинамику, гидродинамику и т.д. Нельзя также автоматически запрограммировать по чертежу изготовление детали на станке с программным управлением.
Другие преимущества дает 3-D модель. Здесь компьютеру сообщается информация о последовательности формообразования трехмерного геометрического объекта. Такая информация может использоваться и для электронных испытаний объекта, и для изготовления детали на станке с программным управлением, и для построения всевозможных плоских изображений.
КОМПАС 3D позволяет создавать такие 3-D модели предметов. Этот процесс называют еще твердотельным моделированием.
Твердые тела создаются путем выполнения булевых операций над отдельными элементами, т.е. построение состоит из последовательного добавления или удаления материала детали. Контур формы добавляемого или удаляемого слоя материала определяется плоской фигурой, которая назывыается эскизом. Форма твердого тела создается перемещением эскиза в пространстве.
Формообразующая операция – это любое изменение формы детали
После запуска системы необходимо открыть новый документ «Деталь» (Открыть документ на Панели (или стантартной) управления): появляется инструментальная панель построения детали, открывается Окно Дерево
построений. Дерево построения – это представленная в графическом виде последователтность элементов и действий по формообразованию детали.
Формообразуюие операции
В системе твердотельного моделирования большинство операций по созданию моделей основано на эскизах, т.е. двумерном изображении, помещенном в трехмерное пространство. Эскиз может иметь вид замкнутого контура, незамкнутого контура, произвольной кривой, несколько контуров.
Эскиз можно построить по следующему алгоритму:
1.Выделить в дереве построений плоскость, на которой предполагается расположить эскиз. Если в создаваемой модели имеется к-либо тело, то в качестве опорной плоскости эскиза можно выделить любую из плоских граней. Если для эскиза требуется несуществующая плоскость, ее можно создать специально с помощью инструментов создания точек, линий, плоскостей.
2.Активизировать кнопку «Эскиз» на панели «Текущее состояние». Модель изменит ориентацию.
3.После запуска команды «Эскиз» компактная панель изменит свой внешний вид. При помощи двумерных построений создать изображение. Для завершения работы по созданию эскиза необходимо привести кнопку «Эскиз»
висходноеположение. Компактнаяпанельприметсвойпрежнийвид.
4.Так как Эскиз останется выделенным в окне документа, то можно внести изменения в геометрию модели или вызвать соответствующую команду по созданию модели.
Все операции по созданию техмерных моделей подразделяют на
основные и дополнтьельные.
Основные – это команды для добавления и удаления материала детали, команда для создания листового тела,а также команда «Деталь – Заготовка».
Дополнительные – это команды для реализации тех или иных конструктивных элементов на детали (фаски, скругления, отверстия и т.д.)
Существует четыре основных подхода к формированию трехмерных формообразующих элементов в твердотельном моделировании:
Выдавливание
Вращение
Кинематическая
По сечениям
Выдавливание
Форма трехмерного элемента образуется путем смещения эскиза операции строго по нормали к его плоскости. Контур эскиза выдавливания не
должен иметь самопересечений. Операцию Выдавливание можно задать с уклоном внутрь или наружу.
Вращение
Формообраэующий элемент есть результат вращения эскиза в пространстве вокруг произвольной оси. Вращение может происходить на 360 или на заданный угол. Ось вращения не должна пересекать изображение эскиза.Если контур в эскизе незамкнутый, то тело вращения можно создавать в двух режимах: «сфероид» и «тороид».
Кинематическая операция
Поверхность элемента формируется в результате перемещения эскиза операции вдоль произвольной трехмерной кривой. Эскиз обязательно должен содержать замкнутый контур, а траектория перемещения брать начало в плоскости эскиза, при этом она должна быть сплошной.
Операция по сечениям
Трехмерный элемент создается по нескольким сечениям – эскизам. Количество Эскизов не ограничено, и они могут быть размещены в произвольно ориентированных плоскостях. Эскизы могут иметь замкнутый или незамкнутый контур или даже незамкнутыми кривыми. В последнем эскизе может размещаться точка.
Все команды редактирования детали расположены на панели «Редактирование»
Способы редактирования трехмерных объектов
1.С помощью контекстного меню в дереве построений
2.С помощью двойного щелчка всех трехмерных операций
3.Для редактирования эскизов лучше использовать команду «Редактировать» в контекстном меню дерева построений. Имеются другие средства.
4.Настройки операций изменяются при помощи элементов управления на панели свойсв.
5.Редактирование оптических свойств на панели
Свойства Оптические свойства
Ассоциативный чертеж модели
По имеющейся 3-D модели можно построить плоские изображения. Они называются: ассоциативное изображение и формируются в файле
формата чертеж. В нем создаются выбранные пользователем ассоциативные виды трехмерной модели (детали или сборки):
-стандартный вид (спереди, сзади, сверху, снизу, справа, слева),
-проекционный вид (вид по направлению, указанному относительно другого вида),
-вид по стрелке,
-разрез/сечение (простой, ступенчатый, ломаный),
-местный вид,
-местный разрез,
-выносной элемент.
Стандартные и проекционные виды автоматически строятся в проекционной связи (пользователь может разрушить эту связь в любой момент работы с документом).
Первоначально создается произвольный вид с указанной пользователем модели, при этом задается ориентация модели, наиболее подходящая для главного вида. При создании чертежей простых моделей можно воспользоваться командой «Стандартные виды», позволяющей сразу получить необходимый набор проекций.
Все виды связаны с моделью: изменения в модели приводят к изменению изображения в ассоциативном виде.
Для удобства управления видами вы можете использовать Дерево построения чертежа - это представленная в графическом виде последовательность создания видов чертежа.
Дерево построения отображается в отдельном окне, которое всегда находится внутри окна чертежа. Пользователь может изменить размер окна Дерева, перетаскивая мышью его углы или границы.
Если открыто несколько окон одного чертежа, показ Дерева построения может быть включен или выключен в любом из них.
Cтандартныe виды
Для создания в текущем чертеже стандартных видов модели вызовите команду Вставка - Вид с модели - Стандартные или нажмите кнопку Стандартные виды на панели Ассоциативные виды. После вызова команды на экране появится стандартный диалог выбора файла для открытия. Выберите модель для создания видов и откройте файл. В окне чертежа появится фантом изображения в виде габаритных прямоугольников видов.
На Панели свойств активизируются элементы управления, которые позволяют задать параметры создаваемых видов.
Чтобы изменить набор стандартных видов выбранной модели, активизируйте переключатель Схема видов.
После выбора нужных стандартных видов и настройки их параметров укажите положение точки привязки изображения - начала координат
главного вида. В активный документ будут вставлены выбранные виды модели.
ВДереве построения чертежа появятся пиктограммы созданных видов
иих названия.
Пиктограмма вида в Дереве построения Замечание. Чертеж модели, полученный с помощью команды
Стандартные виды, нуждается в некоторой доработке: например, он не содержит объектов оформления.
Произвольный вид
Для создания в текущем чертеже произвольного вида модели вызовите команду Вставка - Вид с модели - Произвольный... или нажмите кнопку Произвольный вид на панели Ассоциативные виды.
После вызова команды на экране появится стандартный диалог выбора файла для открытия. Выберите модель для создания видов и откройте файл. В окне чертежа появится фантом изображения в виде габаритного прямоугольника вида.
По умолчанию система предлагает создание вида спереди.
На Панели свойств появятся элементы управления, которые позволяют задать параметры создаваемых видов.
После настройки параметров нового вида укажите положение его точки привязки. В текущий чертеж будет вставлен новый вид, в Дереве построения чертежа появится пиктограмма созданного вида и его название.
Пиктограмма вида в Дереве построения
Проекционный вид
Для создания в текущем чертеже проекционного вида модели вызовите команду Вставка - Вид с модели - Проекционный или нажмите кнопку Проекционный вид на панели Ассоциативные виды.
Укажите в окне чертежа опорный вид для создания проекционного вида. Затем начинайте перемещать курсор (он превратится в изображение начала системы координат) в направлении, соответствующем виду, который требуется создать. Например, для получения вида справа курсор необходимо перемещать слева направо, вида сверху - сверху вниз и т.д. В окне чертежа появится фантом изображения в виде габаритного прямоугольника вида.
На Панели свойств появятся элементы управления, которые позволяют задать параметры создаваемых видов.
После настройки параметров нового проекционного вида укажите положение его точки привязки. В текущий чертеж будет вставлен новый вид, в Дереве построения чертежа появится пиктограмма созданного вида и его название.
Настройка отображения объектов модели в ассоциативных видах
После того, как ассоциативный вид создан, вы можете указать, какие объекты модели требуется отображать в этом виде. Для этого войдите в режим настройки параметров вида.
Активизируйте вкладку Объекты на Панели свойств. Она содержит три опции: Тела, Поверхности, Обозначения резьбы. Включите опции, соответствующие объектам, которые должны изображаться в настраиваемом виде.
Завершив настройку, нажмите кнопку Создать объект на Панели специального управления, чтобы подтвердить сделанные изменения.
Затем нажмите кнопку Перестроить панели Вид или клавишу <F5> для перерисовки отредактированного вида.
Переход к редактированию трехмерной модели
Для этого разверните "ветвь" Дерева построения чертежа, соответствующую любому виду, на котором имеется изображение компонента, подлежащего редактированию, и вызовите из контекстного меню на этом компоненте команду Редактировать в окне.
КОМПАС откроет окно, содержащее выбранную трехмерную модель. Внесите в нее необходимые изменения, сохраните и закройте окно.
При возврате в окно чертежа, содержащего изображение отредактированной модели, система выдаст запрос на перестроение чертежа. Положительный ответ на этот запрос означает перестроение изображения в чертеже с учетом изменений, внесенных в модель.
Перейти к редактированию компонента в окне можно, открыв содержащий его файл обычным способом: нажать кнопку «Открыть документ» или вызвать команду «Файл – Открыть» и выбрать нужный файл. При использовании команды «Редактировать в окне» не требуется искать нужный файл в списке - система находит его автоматически.
Отключение изображения компонента
Сразу после создания вид содержит изображения всех компонентов, входящих в сборку. Вы можете отключить изображение компонентов на виде.
Для этого выполните следующие действия.
1.Разверните "ветвь" Дерева построения чертежа, соответствующую виду, на котором должно быть отключено изображение какого-либо компонента сборки.
2.Из контекстного меню этого компоненте вызовите команду
Скрыть.
Пиктограмма вида, содержащего изображение этого компонента, будет помечена в Дереве построения красной "галочкой", означающей, что чертеж необходимо перестроить.
3. Нажмите клавишу <F5> или кнопку Перестроить на панели Стандартная.
Изображение в чертеже будет перерисовано с учетом внесенных изменений.
Пиктограммы скрытых компонентов отображаются в Дереве построения светло-голубым цветом.
Чтобы вновь включить показ компонента, вызовите из его контекстного меню в Дереве построения команду Показать, после чего перестройте чертеж.
Отключение изображения компонента на одном из видов никак не влияет на показ этого компонента в других видах чертежа.
Отключение проекционной связи между видами
Проекционные виды чертежа, созданные с помощью команды Стандартные виды, находятся в проекционной связи со своим главным видом; виды, созданные с помощью команд Проекционный вид, Вид по стрелке, и Разрез/сечение, - с опорными видами.
Наличие проекционных связей между видами ограничивает их взаимное перемещение. Например, вид по стрелке может перемещаться в поле чертежа только в направлении, указанном стрелкой взгляда.
Если возникает необходимость произвольного расположения какоголибо из видов, вызовите из контекстного меню этого вида в Дереве построения команду Проекционная связь. По умолчанию такая связь включена, рядом с названием команды находится "галочка". После вызова команды "галочка" исчезнет, что означает отключение проекционной связи. Вы можете перемещать вид в окне чертежа при помощи мыши.
Другой способ управления проекционной связью состоит в следующем. Вызовите из контекстного меню проекционного вида в Дереве построения команду Параметры вида. На Панели свойств появятся элементы управления, которые позволяют задать параметры вида. Активизируйте переключатель Проекционная связь. После этого вы сможете ввести координаты точки привязки вида в полях на Панели свойств.
Чтобы включить проекционную связь, вызовите из контекстного меню на этом виде в Дереве построения команду Проекционная связь. Рядом с названием команды появится "галочка". Проекционная связь будет включена.
Разрушение ассоциативных связей
Ассоциативные виды постоянно сохраняют связь с моделями, изображения которых в них содержатся. Благодаря этому любое изменение
модели передается в ее вид (виды). Ручное редактирование геометрии в ассоциативных видах невозможно.
Ассоциативная связь вида с моделью может быть разрушена. Для этого служит команда «Разрушить вид» из контекстного меню вида в Дереве построения чертежа (можно также вызвать команду Редактор - Разрушить).
После разрушения ассоциативный вид превращается в набор примитивов (отрезков, дуг и т.п.) и становится обычным пользовательским видом чертежа КОМПАС-График.
Редактирование изображения в разрушенном виде возможно любыми доступнымивсистеме способами.При разрушении вида, являющегося опорным для построения проекционных видов, эти виды превращаются в произвольные. Другими словами, связь проекционных видов с опорным видом разрушается, а с моделью - сохраняется.
При разрушении вида, являющегося опорным для вида по стрелке и видов, содержащих выносные элементы или разрезы (сечения), эти виды разрушаются.
Разрушение ассоциативных видов может быть применено на этапе оформления чертежей или по окончании работы над ними, когда связь с моделью уже не существенна. Чертеж с разрушенными ассоциативными связями требует меньше машинных ресурсов, он быстрее загружается, перестаивается и т.п.
Чтобы восстановить разрушенные ассоциативные связи, нажмите кнопку «Отменить».
Создание 3-D модели детали «Колпачок» и ассоциативного чертежа детали по 3-D модели