Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

КТП (стац.) / Metod laba KTP#2 (2010 рукопис)

.pdf
Скачиваний:
22
Добавлен:
23.02.2016
Размер:
2.12 Mб
Скачать

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КОМП'ЮТЕРНІ ТЕХНОЛОГІЇ ПРОЕКТУВАННЯ У МАШИНОБУДУВАННІ

ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ

із використанням CAD/CAE системи “КОМПАС-3D”

(Частина 2)

для студентів напрямів підготовки

6.050502 «Інженерна механіка» та 6.050503 «Машинобудування»

всіх форм навчання

ЗАТВЕРДЖЕНО: на засіданні кафедри інженерної механіки

протокол №__ від __.__.2010р.,

та Методичною радою ЧДТУ протокол №__ від __.__.2010р.

Черкаси ЧДТУ 2010

УДК _________

ББК _________

К-___

Укладач: Братко Олександр Вікторович

Рецензент: ______________________________

 

Комп'ютерні технології проектування у машинобудуванні:

К-___

Лабораторний практикум із використанням CAD/CAE системи

“КОМПАС-3D” (Частина 2), для студентів напрямів підготовки 6.050502

 

«Інженерна механіка» та 6.050503 «Машинобудування» всіх форм

 

навчання / Укладач: О.В. Братко. – Черкаси: ЧДТУ, 2010. – 56 с.

Лабораторний практикум складається із робіт, що охоплюють наступні розділи дисципліни: основні методи і принципи створення та редагування тривимірних твердотільних моделей в середовищі CAD/CAE системи «КОМПАС-3D», основні та додаткові формотворні операції, спеціальні конструктивні 3D-елементи, робота із багатотільними моделями, використання асоціативних видів для формування робочого креслення за 3D-моделлю деталі.

УДК _________

ББК _________

Навчальне видання

КОМП'ЮТЕРНІ ТЕХНОЛОГІЇ ПРОЕКТУВАННЯ У МАШИНОБУДУВАННІ

ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ

із використанням CAD/CAE системи “КОМПАС-3D” (Частина 2)

для студентів напрямів підготовки 6.050502 «Інженерна механіка» та 6.050503 «Машинобудування»

Редактор: ____________

Коректор: ____________

Технічний редактор: ____________

Підписано до друку__.__.2010р. Формат 60×84 1/16. Папір офс. Гарн.: Times New Roman.

Друк оперативний. Ум. друк. арк.. ___. Обл.-вид. арк.. ___. Тираж 100 прим. Зам. №__-10

Черкаський державний технологічний університет Свідоцтво про державну реєстрацію ДК №896 від 16.04.2002р.

Надруковано в редакційно-видавничому центрі ЧДТУ Бульвар Шевченка, 460, м. Черкаси, 18006.

© Макет ЧДТУ, 2010

2

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №7

ОСНОВНІ МЕТОДИ СТВОРЕННЯ 3D-МОДЕЛЕЙ В СЕРЕДОВИЩІ CAD/CAE СИСТЕМИ «КОМПАС-3D»

Мета роботи: Ознайомитися з основними принципами та методами роботи з тривимірними твердотільними моделями, отримати практичні навички створення 3D-моделі в системі «КОМПАС-3D».

СТИСЛІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

1) Основні терміни 3D-моделей, система координат і площини проекцій

«КОМПАС-3D» – багатовіконна та багатодокументна система, в якій можна одночасно відкривати вікна всіх типів КОМПАС-документів, причому один і той же документ може одночасно відображатися в декількох вікнах. Команди для роботи з тривимірними твердотільними моделями, як і при роботі з кресленнями та фрагментами, викликаються з головного меню, контекстного меню або за допомогою відповідних кнопок-піктограм інструментальних панелей.

Унікальним елементом інтерфейсу системи «КОМПАС-3D» є вікно «Дерево модели» (рисунок 7.1), що призначене для збереження та графічного відображення у ієрархічному вигляді послідовності побудови

3D-моделі. Тут, у вигляді набору піктограм з підписами, зберігається інформація про створені ескізи та виконані над ними операції. Також можна методом „буксирування” або за допомогою переміщення «Вказівника завершення побудови» змінювати послідовність виконання операцій. У будьякий момент за допомогою команд контекстного меню конкретної операції, існує можливість проводити редагування як самої операції, так і використаних в ній ескізів, тимчасово виключати операцію з розрахунків або видаляти її взагалі.

При

створенні

3D-моделей

в

системі

 

«КОМПАС-3D» використовують наступні терміни:

 

Деталь – просторова тривимірна модель (3D-модель).

 

Грань – гладка, але не обов‘язково плоска, частина

 

 

поверхні деталі.

 

 

 

 

Ребро – пряма (крива), що розділяє дві суміжні грані.

 

Вершина – точка на кінці ребра.

 

 

 

Тіло деталі – замкнена неперервна область простору,

 

 

що обмежена гранями деталі (вважається що

 

 

дана

область

заповнена

однорідним

Вказівник завершення

 

матеріалом, з якого виготовлена деталь).

побудови

Ескіз – плоска фігура на основі якої (шляхом

 

 

 

виконання над нею формотворної операції)

Рисунок 7.1 – Вікно

 

утвориться об‘ємне тіло.

 

 

«Дерево модели»

3

Контур при роботі в ескізі під контуром розуміють будь-який лінійний графічний об'єкт або сукупність послідовно з'єднаних об'єктів (відрізків, дуг, сплайнів, ламаних і т.д.).

Операція – формотворне переміщення ескізу в результаті якого утворюється елементарне об‘ємне тіло (елемент).

У кожному файлі-деталі існує абсолютна система координат (АСК) і обумовлені нею стандартні вісі (X, Y та Z) і ортогональні проекційні площини: XY (горизонтальна), ZX (профільна) та ZY (фронтальна). Назви цих елементів АСК з'являються у папці «Начало координат» вікна «Дерево модели» відразу після створення нового файлу-деталі (рисунок 7.1) а самі вони відображаються безпосередньо у вікні моделі. Проекційні площини відображаються умовно – прямокутниками, що лежать в їх площинах, при цьому для зручності побудов розмір і положення таких прямокутників можна змінювати, "буксируючи" мишею їх характерні точки. Елементи АСК неможливо видалити з файлу-деталі, але їх можна перейменувати (команда «Свойства» з контекстного меню) або відключити їхній показ у вікні деталі (команда головного меню “ВидСкрыть”).

2) Загальний порядок роботи з 3D-моделями

Загальноприйнятим порядком моделювання твердого тіла є послідовне виконання булевих операцій (об'єднання, вирізання та перетину) над об'ємними елементами. «КОМПАС-3D» для створення форми об'ємних елементів виконує таке переміщення плоскої фігури в просторі, слід від якого визначає форму елемента (наприклад, поворот дуги кола навколо осі утворить сферу або тор, зсув багатокутника – призму, і т.д.). Плоска фігура, на основі якої утвориться тіло, називається ескізом, а формотворне переміщення ескізу – операцією.

Для побудови будь-якого об‘ємного тіла необхідно дотримуватися наступного алгоритму дій:

1.Вказати базову площину для створення ескізу;

2.Відкрити ескіз за допомогою клавіші (якщо виділена грань не плоска або виділено декілька граней – команда створення нового ескізу недоступна);

3.Створити ескіз стандартними креслярськими засобами «КОМПАС-График»;

4.Закрити готовий ескіз за допомогою тієї ж клавіші (або клавіші );

5.Виконати над ескізом формотворну операцію.

Ескіз може розташовуватися на одній з трьох стандартних проекційних площин, плоскій грані існуючого тіла або допоміжній площині, положення якої попередньо задане користувачем. При створенні ескізу на плоскій грані існуючої деталі для виконання прив‘язок та накладання параметричних зв'язків і обмежень, крім точки початку координат, доступні фантоми всіх ребер базової грані. Якщо потрібно зобразити в ескізі елемент, що є проекцією деякого ребра або грані існуючої моделі на площину ескізу (таку побудову важко, а іноді неможливо виконати стандартними засобами графічного редактора) потрібно з рядка головного меню вибрати команду «ОперацииСпроецировать объект»

(однойменна клавіша-піктограма при створенні ескізу розташована на

4

інструментальній панелі «Геометрия»). Після вказівки потрібного об'єкту система створить в ескізі його проекцію і буде очікувати вказівки наступного об'єкта для побудови його проекції.

Загальні вимоги до ескізів. Як правило, ескіз являє собою перетин об'ємного елемента, рідше він є траєкторією переміщення іншого ескізу-перетину. Зображення в ескізі повинне підкорятися наступним вимогам:

;Зображення в ескізі повинне утворювати контур – неперервну послідовність геометричних елементів, в якій не допускаються розриви та розгалуження (перетини елементів та їх накладання);

;Контури в ескізі (якщо їх декілька) не можуть перетинатися та мати спільні ділянки (накладки) або спільні точки (дотик);

;Контур в ескізі зображується стилем лінії "Основна" (якщо для побудови контуру в ескізі вимагаються допоміжні об'єкти, що не входять у контур, то їх можна зображувати іншими стилями ліній – такі об'єкти не будуть враховуватися при виконанні формотворних операцій);

;Ескіз, як і фрагмент модуля «КОМПАС-2D», може містити декілька шарів (при виконанні операції враховуються об'єкти всіх шарів, крім погашених);

;Ескіз може містити текст – по закінченні створення ескізу всі тексти в ньому перетворяться в один або кілька контурів, що складаються з NURBS-кривих (неpегуляpний paціонaльний В-сплaйн).

Вескіз можна перенести зображення з раніше створеного креслення або фрагмента. Існують додаткові вимоги до ескізів, що призначаються для виконання конкретних формотворних операцій.

3)Основні формотворні операції та їх параметри

Проектування нової деталі починається зі створення її основи шляхом вставки у файл готової деталі або виконання основної формотворної операції над ескізом (або декількома ескізами). Для вибору елемента-основи подумки виключають з конструкції деталі фаски, скруглення, проточки та інші дрібні конструктивні елементи та розбивають деталь на формотворні елементи (паралелепіпеди, призми, циліндри, конуси, тори, кінематичні елементи і т.д.); при цьому найчастіше в якості основи приймають найбільший з них або той, до якого будуть додавати (вирізати) переважну більшість решти елементів.

Після виділення ескізу та вибору формотворної операції з головного меню «ОперацииОперация… » (або вибором відповідної клавіші-піктограми на

інструментальній панелі «Редактирование детали» ) на панелі властивостей стануть доступні поля для введення параметрів даної операції (їх тип та кількість залежить від типу обраної операції). Всі значення параметрів при їх введенні і редагуванні негайно відображаються на екрані у виді фантома елемента. Після введення всіх необхідних параметрів, для створення основи потрібно натиснути

кнопку “Створити об‘єкт” панелі властивостей (або клавішу “Enter” на клавіатурі): об‘ємний елемент відобразиться у вікні деталі, а відповідна його формотворній операції піктограма – у вікні «Дерево модели».

5

В системі «КОМПАС-3D» доступні чотири основні формотворні операції:

¾“Операция выдавливания” утворює об‘ємний елемент шляхом переміщення ескізу в напрямку перпендикулярному його площині (рисунок 7.2).

Рисунок 7.2 – Ескіз і елемент, утворений операцією видавлювання

Особливі вимоги до ескізу операції видавлювання:

;В ескізі може бути один або декілька контурів;

;Якщо контур один, то він може бути як замкнутим так і розімкнутим (тоді доступна побудова лише тонкостінного елемента);

;Якщо контурів декілька, то всі вони повинні бути замкнуті і при цьому один з них має бути зовнішнім, а інші – внутрішніми, тобто вкладеними в нього (допускається лише один рівень вкладеності контурів).

Для операції видавлювання доступні такі напрямки (рисунок 7.3): “Прямий” (в напрямку стрілки-фантома), “Зворотній” (проти стрілки), “Два напрямки” та “Середня площина” (створення елемента в обидва боки симетрично площині ескізу). Можна вибрати різні типи видавлювання: “На відстань”, “До вершини”, “До поверхні”, “До найближчої поверхні” та “Через все”.

Рисунок 7.3 – Вкладки «Параметры» і «Тонкая стенка» панелі властивостей операції видавлювання

Значення поля «Расстояние» сприймається системою в залежності від типу видавлювання: при виборі варіанту “На відстань” – це дійсна глибина видавлювання, а у іншому випадку – вказує відстань між зазначеним обмеженням (вершиною або поверхнею) і “торцем” створюваного елемента. При цьому можна

зробити так, щоб елемент був видавлений за обмеження (кнопка «За объект»)

6

або не досяг його (кнопка «До объекта») на зазначену величину (якщо потрібно видавити елемент точно до обмеження – вказують нульову відстань).

Серед додаткових опцій операції видавлювання слід відзначити можливість створення в напрямку видавлювання “Нахилу” із заданим кутом назовні (кнопка

«Уклон наружу») або всередину (кнопка «Уклон внутрь»). Якщо необхідно створити тонкостінне тіло, поверхня якого являє собою слід руху контуру ескізу, використовують вкладку «Тонкая стенка», де вказують тип „нарощування” тонкої стінки та її товщину (рисунок 7.3).

¾“Операция вращения” утворює об‘ємний елемент, що є результатом обертання ескізу навколо вісі, що лежить у площині ескізу (рисунок 7.4).

Рисунок 7.4 – Ескіз і елемент, утворений операцією обертання

Особливі вимоги до ескізу операції обертання:

;Діють всі особливі вимоги перелічені для операції видавлювання;

;Вісь обертання повинна бути зображена в одному із контуром ескізі відрізком зі стилем лінії "Осьова";

;В ескізі операції обертання може бути лише одна вісь;

;Жоден з контурів не повинний перетинати вісь обертання; але якщо контур один і розімкнутий, то може дотикатися до неї лише в своїх крайніх точках.

Опція «Сфероид»

Опція «Тороид»

Рисунок 7.5 – Вкладка «Параметры» панелі властивостей операції обертання

Значення варіантів команд поля „Напрямок обертання” практично аналогічне операції видавлювання (рисунок 7.5). Крім того, якщо контур, що обертається, не

замкнутий, можлива побудова як тіла-тора (кнопка «Тороид») так і тіла-сфери

(кнопка «Сфероид»). При побудові тороїда можливе створення лише тонкостінної оболонки, а при побудові сфероїду незамкнений контур в ескізі автоматично добудовується нормалями з крайніх точок до вісі обертання і тому можлива побудова як суцільного тіла так і тонкостінної оболонки.

Вигляд та функції вкладки «Тонкая стенка» операції обертання ідентичні вищерозглянутій операції видавлювання (рисунок 7.3)

7

¾“Кинематическая операция” утворює об‘ємний елемент, що є результатом переміщення ескізу-перетину вздовж ескізу-траєкторії (рисунок 7.6). Взагалі, операції видавлювання і обертання є окремими випадками кінематичної операції (очевидно, що при видавлюванні траєкторія переміщення ескізуперетину являє собою відрізок прямої лінії, а при обертанні – дугу або коло).

Рисунок 7.6 – Ескізи і елемент, утворений кінематичною операцією

Очевидно, що при використанні кінематичної операції потрібно як мінімум два ескізи: в одному з них зображують перетин кінематичного елемента, в іншому (інших) – траєкторію руху перетину.

Особливі вимоги до ескізів кінематичної операції:

;В ескізі-перетині може бути тільки один контур, як замкнутий так і розімкнутий (тоді будується лише тонкостінний елемент);

;Траєкторія може складатися як з одного ескізу так і з декількох;

;Якщо вона складається з одного ескізу, то в ньому може бути лише один контур, як розімкнутий (тоді його початок має лежати в площині ескізуперетину) так і замкнутий (тоді він має перетинати площину ескізу-перетину);

;Якщо траєкторія складається з декількох ескізів, то всі вони можуть містити лише по одному розімкнутому контуру, які повинні об'єднуватися один з одним послідовно (початкова точка наступного збігатися з кінцевою точкою попереднього). Якщо утворена таким чином траєкторія буде замкнутою – вона повинна перетинати площину ескізу-перетину, а якщо ж вона буде розімкнутою – то її початок має знаходитися в площині ескізу-перетину.

Вибір ескізу-перетину

Вибір траєкторії

Вибір способу руху

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7.7 – Вкладка «Параметры» панелі властивостей кінематичної операції

Для вибору ескізу-перетину створюваного елемента необхідно активізувати

поле «Сечение» панелі властивостей кінематичної операції (рисунок 7.7) та вказати потрібний ескіз у вікні «Дерево модели» або вікні деталі (ім‘я виділеного ескізу з'явиться у полі «Сечение»). Для визначення траєкторії активізують поле

«Траектория» та вказують ескіз або декілька ескізів, що складають траєкторію (у полі буде вказано кількість ескізів). Також на панелі властивостей можна задати спосіб орієнтації перетину в просторі протягом його переміщення вздовж траєкторії, вибравши необхідний варіант побудови:

8

«Сохраняя угол уклона» – ескіз-перетин переміщується так, щоб у будьякій точці елемента кут між його площиною і траєкторією був постійним і рівним куту в початковій точці траєкторії (рисунок 7.8, б).

«Ортогонально траектории» – ескіз-перетин переміщується так, щоб у будь-якій точці елемента його площина була перпендикулярна траєкторії руху (рисунок 7.8, в).

«Параллельно самому себе» – ескіз-перетин переміщується так, щоб в будь-якій точці елемента його площина буда паралельна початковій площині (рисунок 7.8, г).

Зауваження: не можна проводити рух перетину паралельно самому собі, якщо будь-яка ділянка траєкторії або дотична до неї в будь-якій точці паралельна площині ескізу-перетину.

Рисунок 7.8 – Способи орієнтації перетину протягом руху вздовж траєкторії

а) ескізи перетину і траєкторії;

б) зі збереженням кута нахилу відносно траєкторії; в) ортогонально траєкторії; г) паралельно самому собі.

Якщо необхідно створити тонкостінне тіло, поверхня якого являє собою слід руху ескізу-контуру, то на вкладці «Тонкая стенка» панелі властивостей необхідні вказати параметри тонкої стінки (зовнішній вигляд та функції полів даної вкладки такі ж як і для операції видавлювання, рисунок 7.3).

¾“Операция по сечениях” утворює об‘ємний елемент послідовно з‘єднуючи декілька його перетинів, що зображені у різних ескізах (рисунок 7.9).

Операція доступна якщо в моделі є не менше двох вільних ескізів, у кожному з яких зображений перетин створюваного елемента.

Особливі вимоги до ескізів-перетинів операції за перетинами:

;Ескізи-перетини можуть бути розташовані в довільних площинах;

;В ескізі-перетині може бути тільки один контур;

;Контури в усіх ескізах-перетинах повинні бути однотипними: або всі замкнуті, або всі розімкнуті;

;Початковий та кінцевий ескізи-перетини можуть містити контур або точку;

;Проміжні ескізи можуть містити тільки контури.

9

Рисунок 7.9 – Ескізи і елемент, утворений операцією за перетинами

Для вибору ескізів-перетинів створюваного елемента необхідно активізувати

поле «Сечение» панелі властивостей та послідовно вказати їх у порядку з‘єднання (імена ескізів будуть автоматично занесені до спеціального списку перетинів на панелі властивостей операції за перетинами, рисунок 7.10). Якщо ескізи зазначені в невірному порядку, можна змінити їх послідовність клавішами

«Переместить вверх»

 

та «Переместить вниз»

 

або навіть видалити

виділений у списку перетин клавішею «Удалить» .

Вікно списку ескізів-перетинів

Ручний вибір напрямної

Вибір способу побудови напрямної

Рисунок 7.10 – Вкладка «Параметры» панелі властивостей операції за перетинами

За замовчуванням на панелі властивостей операції за перетинами включена

опція «Автоматическая генерация траектории» , при якій система автоматично визначає які точки перетинів з'єднувати при побудові елемента (згідно принципу найпростішої побудови). Також можлива «Генерация траектории по указанным

точкам» яка передбачає послідовне з'єднання ескізів-перетинів по найближчих вузлових точках до місця їх вказівки у вікні деталі (якщо ж ескізиперетини будуть вказані у вікні «Дерево модели» – то доступна лише автоматична генерація траєкторії).

При необхідності сполучення ескізів-перетинів деяким особливим чином можна побудувати додатковий ескіз-напрямну, який вказують активізувавши

поле «Осевая линия (направляющая)» .

10

Соседние файлы в папке КТП (стац.)