Практическая работа № 12

Тема:  Методы ввода трехмерных координат (интерактивный, декартовы и цилиндрические координаты).

Цель работы: Научиться приемам создания простейших геометрических тел на базе элементарных форм.

Время выполнения: 2 часа.

Особенности трехмерного моделирования в системе «компас- 3d». Принцип моделирования твердого тела

Основным принципом моделирования твердого тела в системе «КОМПАС-3D» является последовательное выполнение различных булевых операций (пересечение, вычитание, объединение) над объемными объектами (призмами, сферами, цилиндрами, конусами и т. д.). Пример выполнения таких операций приведен на рисунке:

https://studfile.net/html/2706/35/html_lukOEW71ML.8ljv/img-ORedrb.pnghttps://studfile.net/html/2706/35/html_lukOEW71ML.8ljv/img-BhY849.pnghttps://studfile.net/html/2706/35/html_lukOEW71ML.8ljv/img-PpU_ai.png

Для создания формы объемных объектов выполняется перемещение плоской фигуры в пространстве, след от которого определяет форму объекта. Плоская фигура, на основе которой образуется тело, называется эскизом, а формообразующее перемещение эскиза – операцией. Например, смещение многоугольника образует призму, а вращение половины окружности относительно своей оси – шар :

https://studfile.net/html/2706/35/html_lukOEW71ML.8ljv/img-En8EbT.png

Эскиз может располагаться в одной из ортогональных плоскостей координат, на плоской грани существующего тела или во вспомогательной плоскости, положение которой задано пользователем.

Эскиз на плоскости строится стандартными средствами системы «КОМПАС-3D» (отрезками, линиями, окружностями, многоугольниками и др.).

Деталь может состоять из нескольких твердых тел, над которыми проведены булевы операции (объединение, вычитание, пересечение).

Основные операции проектирования трехмерной детали

Проектирование детали начинается с создания основания тела путем выполнения операций над базовым эскизом.

В системе «КОМПАС-3D» предусмотрены следующие типы операций:

выдавливание эскиза в направлении, перпендикулярном его плоскости .

вращение эскиза вокруг оси, лежащей в его плоскости.

кинематическая операция .

Каждая операция имеет дополнительные параметры, размещенные на Панели свойств,позволяющие изменять правила построения основания детали.

После создания основания тела производится «приклеивание» или «вырезание» дополнительных объемов. Каждый из них представляет собой элемент, образованный при помощи перечисленных выше операций над новыми эскизами. При выборе типа операции нужно указать, будет создаваемый элемент вычитаться из основного объема или добавляться к нему. Примерами вычитания объема из тела могут быть различные отверстия, а примерами добавления объема — бобышки и выступы.

Особенности интерфейса «компас-3d» при работе с трехмерными объектами

 Особенности интерфейса «компас-3d» при работе с трехмерными объектами

 

В главном окне системы твердотельного моделирования  расположены Главное меню, Компактная панель, Дерево построений, Инструментальные панели и другие элементы управления.

Положение модели относительно наблюдателя называется Ориентацией модели. На панели Вид расположена кнопка Ориентация , позволяющая расположить модель в стандартной проекции.

Файл модели (детали) "по умолчанию" содержит три взаимно перпендикулярные плоскости и прямоугольную систему координат. Эти объекты отображаются в Дереве модели. Плоскости имеют названия: XY, ZX и ZY:

Для выделения (выбора) нужной плоскости можно щелкнуть на условном изображении плоскости в рабочем поле или на соответствующем узле Дерева модели.

При работе с любой деталью  на экране, кроме окна, в котором отображается модель, показывается окно, содержащее Дерево построения детали.

Дерево построения показывает последовательность создания модели, в нем в порядке создания отображаются все использованные объекты (обозначение начала координат, плоскости, оси, эскизы, операции).

Для редактирования (исправления) построенных эскизов, выполненных операций служат контекстные меню, вызываемые щелчком правой кнопки мыши на редактируемом элементе Дерева построения.

Для того чтобы создать объемную модель, на выбранной плоскости проекций вычерчивают плоскую фигуру, называемую эскизом, а затем ее перемещают в пространстве, след от перемещения эскиза определяет форму элемента (например, поворот дуги окружности вокруг оси образует сферу или тор, смещение многоугольника – призму, и т.д.).

Формообразующее перемещение эскиза называют  операцией.

Упражнение 1. Создание модели тонкой пластины

1.1. Запустите систему КОМПАС-3D LT.

1.2. Закройте окно справки.

1.3. Выполните команду ФайлÞСоздатьÞДеталь.

1.4. Установите ориентацию Изометрия XYZ.

На дисплее перед вами – рабочая область для создания трехмерной детали с окном Дерево модели

Файл модели (детали) "по умолчанию" содержит три взаимно перпендикулярные плоскости и прямоугольную систему координат. Плоскости имеют названия: XY, ZX и ZY.

В установленной изометрии XYZ плоскость XY является Фронтальной, ZXГоризонтальной, ZYПрофильной.

Для выделения (выбора) нужной плоскости можно щелкнуть на условном изображении плоскости в рабочем поле или на соответствующем узле Дерева модели.

На рисунке выделена плоскость ZX, которая в Изометрии XYZ является горизонтальной плоскостью проекций.

Покажем, как можно получить модель пластины, если в качестве эскиза использовать двумерный объект Отрезок.

Вы знаете, что через отрезок можно провести бесчисленное множество плоскостей. В этом упражнении начертим отрезок, лежащий во Фронтальной плоскости.

1.5. Выберите в Дереве модели плоскость XY.

1.6. Выполните команду Эскиз через контекстное меню выбранной плоскости построения

или нажмите кнопку  − Эскиз на панели Текущее состояние

.

В левой части экрана появляется уже знакомая вам, инструментальная панель Геометрия с кнопками-командами для построения различных фигур на плоскости.

Внимание. При выполнении команды Эскиз:

1. Фронтальная плоскость автоматически располагается в плоскости экрана

2. Система координат эскиза YX расположена в привычной форме, совпадение ее осей с осями пространственной системой является случайным.

1.7. Постройте произвольный отрезок, стиль линии: Основная.

1.8. Для завершения работы с эскизом нажмите кнопку Эскиз на панели Текущее состояние.

После завершения работы с эскизом Панель инструментов Геометрия автоматически переключится на панель Редактирование детали.

Построенный отрезок будет являться основой, т.е. эскизом создаваемой пластины. Для этого нужно "вытянуть" или "выдавить" отрезок "на себя" или "от себя".

Для построения пластины используем операцию твердотельного моделирования Выдавливание. Для выполнения этой операция на компактной панели должна быть активна (включена) панель Редактирование детали

 

 Команды этой панели (как и многих других) сгруппированы по типам действий, которые они вызывают, в результате на инструментальной панели видна только одна кнопка группы – той команды, которая выполнялась последний раз. Все команды группы видны на расширенной панели, которая вызывается, если удерживать нажатой кнопку видимой команды этой группы.

1.9. Выберите операцию Выдавливание  на панели инструментов Редактирование детали (или в расширенной панели).

1.10. В окне системы появляется "фантом" пластины и Панель свойств операции выдавливания. В строке сообщений предлагается создать операцию или отредактировать ее параметры.

Операция Выдавливание позволяет строить модель путем перемещения эскиза в направлении, перпендикулярном его плоскости. Напомним, что эскизом является отрезок, который расположен во Фронтальной плоскости, т.е. в плоскости YOX пространства. Система КОМПАС-3D LT как твердотельная система моделирования предлагает создать на основе одномерного эскиза Отрезок трехмерную пластину.

Рассмотрим Панель свойств операции Выдавливание:

1.11. На закладке Параметры выберите направление выдавливания Обратное, введите расстояние выдавливания 70 мм, нажмите Enter и посмотрите что происходит с вариантом модели. Поэкспериментируйте с параметрами направления выдавливания. Вернитесь к указанному значению.

1.12. На закладке Тонкая стенка  установите Тип построения тонкой стенки – Средняя плоскость и толщину стенки 3 мм – толщина создаваемой пластины.

1.13. Нажмите на Панели специального управления кнопку  − Создать объект или выберите в объектном меню команду Создать операцию. Тонкая пластина готова

Если это нужно, выберите режим отображения Полутоновое.

Обратите внимание. В окне Дерево модели появился узел Операция выдавливания: . Это означает, что система запомнила произведенную операцию над отрезком

 

Внимание.  Для исправления  ошибок в построениях следует щелкнуть правой кнопкой мыши на нужной строке в Дереве построения, откроется контекстное меню, из которого выбирается пункт Редактировать элемент для изменения параметров операции или пункт Редактировать эскиз для исправления эскиза.

Упражнение 2. Применение операции Выдавливание к эскизу Окружность. Создание модели трубы

2.1. Создайте новый документ Деталь.

2.2. Установите рабочую ориентацию Изометрия XYZ и выберите в Дереве модели плоскость XY (Фронтальная плоскость).

2.3. Выполните команду Эскиз.

2.4. В произвольном месте постройте окружность диаметром= 40мм. Стиль линии: Основная.

2.5. Завершите работу с командой Окружность, затем – с эскизом.

2.6. На инструментальной панели Редактирование детали выберите операцию Выдавливание.

2.7. В Панели свойств операции  на закладке Параметры установите расстояние выдавливания 110 мм, нажмите Enter и рассмотрите "фантом" модели.

2.8. На закладке Тонкая стенка, установите Тип построения тонкой стенки – Средняя плоскость и задайте толщину стенки 1 мм.

2.9. Нажмите на Панели специального управления кнопку − Создать объект или выберите команду Создать операцию в объектном меню

 

2.10. Выберите на панели Вид команду Повернуть изображение и рассмотрите свою модель со всех сторон.

2.11. Откройте на панели Вид список Ориентация и посмотрите стандартные проекции созданной вами модели: Спереди, Сверху и Слева.

 

Упражнение 3. Применение операции Выдавливание к эскизу Ломаная линия. Создание модели ломаной пластины

3.1. Создайте новый документ Деталь.

3.2. Установите рабочую ориентацию Изометрия XYZ и выберите в дереве построения модели плоскость XY (Фронтальная плоскость).

3.3. Выполните команду Эскиз.

3.4. На инструментальной панели Геометрия  выберите команду Непрерывный ввод объектов − . Эта команда выполняет последовательный ввод объектов ("по умолчанию", как в нашем случае, – отрезков) в плоскости построения эскиза. При этом конечная точка построенного объекта автоматически становится начальной точкой следующего. Таким образом, вы выбрали команду Непрерывный ввод отрезков.

Проверьте стиль линии: это должен быть тип Основная.

3.5. В рабочем поле задайте последовательными щелчками левой кнопки мыши 5-6 точек перелома в произвольном направлении

после чего завершите работу с командой  одним из известных вам способов.

 Внимание. Следите за тем, чтобы ломаная линия не пересекала сама себя!

3.6. Закончите работу с эскизом.

3.7. Примените к созданному вами эскизу Ломаная линия операцию Выдавливание на расстояние 150 мм в обратном направлении, толщина пластины 3 мм.

3.8. Примерный результат выполнения этой операции показан на рисунке

3.9. Посмотрите изображение модели при выборе различной его ориентации: Спереди, Справа, Слева, Сверху, Изометрия (различные типы).

 

Упражнение 4.  Построение кривой Безье и применение к ней операции выдавливания

Группа команд Кривая Безье, Ломаная, NURBS-кривая позволяют провести лекальные кривые (в том числе через группу точек). Расширенная панель этой группы команд имеет вид :

где:


 Проведение различных видов кривых через выбранные точки:

 

 

Внимание. Для завершения работы с любой командой этой группы необходимо после простановки последней точки выбрать пункт Создать из контекстного меню или нажать кнопку  − Создать объект на Панели специального управления.

4.1. Подготовьте окно документа для создания новой детали (см., например, пп. 3.1-3.3).

4.2. Создайте кривую Безье с 5 характерными точками примерно так, как показано на рисeyrt

4.3. Примените к созданному вами эскизу операцию Выдавливание. Расстояние выдавливания 150 мм. Толщина пластины – 2 мм.

Внимание! Следите за тем, чтобы кривая Безье не пересекала сама себя.

4.4. Результат работы:

4.5. Выберите различные режимы отображения детали (Каркас, Без невидимых линий, Полутоновое).

4.7. Выберите текущую ориентацию детали Слева, Справа, Сверху, Снизу, Изометрия.

 

Задание 5.  Самостоятельная работа.

Самостоятельно постройте прямую шестигранную призму, в основании которой лежит правильный шестиугольник, вычерченный основной линией

 

Сохраните выполненное задание в свою папку.

Совет.

1. Эскиз удобно строить, когда его плоскость совпадает с плоскостью экрана (если плоскость эскиза перпендикулярна плоскости экрана, построение совершенно невозможно). Выберите ориентацию Изометрия XYZ и Горизонтальную плоскость ZX,  для того, чтобы эскиз был виден в натуральную величину и не был искажен

2. Выдавливать можно с уклоном, задавая Угол, тогда вместо призмы получится усеченная пирамида.

Содержание отчета.

Отчет должен содержать эскизы выполненных заданий.