Лекция 9 Области

Область — это двумерный объект, который ограничен замкнутым контуром и имеет внутренность. В области могут присутствовать отверстия. Области можно вычитать и складывать. Они непрозрачны (кроме участков, которые являются отверстиями). Аналогом области является тонкая листовая деталь, в которой могут иметься вырезы. Но самое главное — области могут использоваться для построения тел сложной формы (с помощью выдавливания и вращения), что нам понадобится в следующем разделе. Любой плоский замкнутый контур (окружность, замкнутую полилинию, отрезки в форме замкнутой ломаной и другие подобные им объекты) можно сделать областью. Для этого используется команда REGION (ОБЛАСТЬ), которой соответствуют кнопка панели инструментов Draw (Рисование) и пункт Region (Область) падающего меню Draw (Рисование). Команда REGION (ОБЛАСТЬ) запрашивает объекты и по окончании их выбора сообщает о количестве созданных областей. Одной командой может быть создано несколько областей, если указанные пользователем объекты удовлетворяют необходимым требованиям. На рис. 9.1 показаны примеры трех контуров, которые могут быть преобразованы в области. В то же время четыре отрезка в правой части графического экрана не могут быть превращены в область, т. к. не образуют единого замкнутого контура (их нужно предварительно обрезать).

Рис. 9.1. Пример трех областей

Над областями возможны операции объединения, вычитания и пересечения. Кнопки этих операций являются первыми тремя кнопками в панели инструментов Solids Editing (Редактирование тел) (рис. 9.2), поскольку такие же операции разрешаются над телами.

Рис. 9.2. Панель инструментов Solids Editing

На рис. 9.3 показан пример объединения трех областей в одну (слева — объекты до объединения, справа — новая область). Соответствующие средства системы AutoCAD для объединения областей — это команда UNION (ОБЪЕДИНЕНИЕ) и кнопка панели инструментов Solids Editing (Редактирование тел).

Рис. 9.3. Объединение областей

Из рисунка видно, что области объединяются как плоские множества. Треугольник внутри области справа является отверстием. Область является единым объектом (даже если имеет вырезы или если объединяются непересекающиеся объекты). На рис. 9.4 приведен пример вычитания областей.

Рис. 9.4. Вычитание областей

Слева показаны три области до вычитания. Справа — результат вычитания (из многоугольной области вычитаются две круговых). Новая область имеет один круглый вырез. Соответствующие средства системы AutoCAD — SUBTRACT (ВЫЧИТАНИЕ) и кнопка панели инструментов Solids Editing (Редактирование тел). На рис. 9.5 приведен пример пересечения трех областей. Для операции пересечения используется команда INTERSECT (ПЕРЕСЕЧЕНИЕ) и соответствующая ей кнопка панели инструментов Solids Editing Редактирование тел).

Рис. 9.5. Пересечение областей

Если объединить непересекающиеся области, то образуется область, имеющая многосвязный внешний контур (она подобна блоку при операциях перемещения, копирования и т. п.). Команда EXPLODE (РАСЧЛЕНИТЬ) раскладывает область на простые примитивы (отрезки, дуги, окружности, эллипсы, сплайны).

Тела

Трехмерные сети даже если они были замкнутыми по двум направлениям, были объектами без внутренности. Также не имеют внутренности и выдавленные двумерные объекты (например, цилиндр). Новые объекты, которые рассмотрены в данном разделе, называются телами. Эти объекты имеют внутренность и объем, их можно объединять, вычитать и пересекать как трехмерные множества. Тела получаются в результате использования команд построения стандартных тел (ящиков, конусов, шаров и т. п.), а также как результат вращения, выдавливания областей. Тела можно разрезать на части и получать сечения плоскостями. Над телами возможны операции специального редактирования. Для создания в системе AutoCAD твердотельной модели изделия в начале необходимо мысленно разложить его на простые стандартные составляющие. Затем путем логических операций (объединения, вычитания и пересечения), а также операций редактирования создать объект нужной формы.

Построение тел

В панели инструментов Solids (Тела) (рис. 9.6) собраны кнопки операций построения тел. Эти операции изучаются в данном разделе

Рис. 9.6.Панель инструментов Solids

Рис. 9.7 Построение твердотельного объекта

Первые шесть кнопок этой панели предназначены для построения твердотельных объектов стандартной формы. Этим кнопкам соответствуют следующие команды системы AutoCAD: BOX (ЯЩИК), SPHERE (ШАР), CYLINDER (ЦИЛИНДР), CONE (КОНУС), WEDGE (КЛИН) и TORUS (TOP). С помощью команды BOX (ЯЩИК) построим в МСК твердотельный параллелепипед. Для удобства в предварительно очищенном графическом экране рекомендуется установить в качестве вида юго-западную изометрию. Первый запрос команды BOX (ЯЩИК):Specify corner of box or [CEnter]<0,0,0>: (Угол ящика или /Центр/ <0,0,0>:) Нажмите клавишу <Enter> — это означает, что точка первого угла ящика будет выбрана по умолчанию, т. е. примет текущее значение в начале МСК. Можно ввести и любые другие координаты трехмерной точки. Выбор опции CEnter (Центр) ведет к варианту построения ящика с фиксацией положения не первого угла, а центра параллелепипеда. Следующий запрос: Specify corner or [Cube/Length]: (Угол или [Куб/Длина]:) Здесь можно задать точку другого угла ящика. Опция Cube (Куб) ведет к построению куба (параллелепипеда с одинаковыми значениями длины, ширины и высоты). Выберите опцию Length (Длина). Далее система запрашивает длину ребра: Specify length: (Длина:) Задайте длину 400. Затем следующий запрос: Specify width (Ширина:) Введите ширину 350. И, наконец, последний запрос высоты: Specify height: (Высота:) Задайте высоту 200. Результат построения твердотельного паратлелепипеда (ящика) приведен на рис. 9.7.

Теперь на верхней поверхности ящика построим цилиндр с радиусом 100 мм и высотой 150 мм. Команда CYLINDER (ЦИЛИНДР) запрашивает: Current wire frame density: ISOLINES=4 Specify center point for base of cylinder or fEllipticalJ <0,0,0>: (Текущая плотность каркаса: ISOLINES=4 Центральная точка основания цилиндра или [Эллиптический] <0,0,0>:) Задайте точку 200,175,200. Далее: Specify radius for base of cylinder or [Diameter]: (Радиус основания цилиндра или [Диаметр]:) Введите радиус 100. Specify height of cylinder or [Center of other end]: (Высота цилиндра или [Центр другого основания]:)Задайте высоту цилиндра 150. В результате чего на верхней грани ящика будет построен твердотельный цилиндр (рис. 9.7).

Обратите внимание на то, что для наглядности система AutoCAD рисует образующие цилиндра, количество которых (четыре) равно текущему значению системной переменной ISOLINES (см. первое сообщение команды CYLINDER (ЦИЛИНДР)). На первый взгляд, количество образующих на рис. 9.82 равно двум, однако это не так, поскольку в данном виде произошло совмещение передних и задних образующих. Увеличим количество образующих до 28. Для этого необходимо изменить значение системной переменной ISOLINES на 28. Это можно сделать с помощью команды SETVAR (УСТПЕРЕМ), но проще прямо ввести название переменной в командной строке: ISOLINES и нажать клавишу <Enter>. Система AutoCAD выдаст запрос: New value for ISOLINES <4>: (Новое значение ISOLINES <4>:) Введите 28 и выполните регенерацию экрана с помощью пункта Regen (Регенерировать) падающего меню View (Вид) или с помощью команды REGEN (РЕГЕН). На рис. 9.8 видно, что количество образующих увеличилось, и мы имеем более точное представление о форме объекта.

Рис. 9.8.Изменение количества образующих для отображения твердотельных объектов

Теперь на ближней к нам правой боковой стенке ящика построим другой ящик, который станет затем углублением. Для начала установим НОВУЮ ПСК по правой боковой грани. Для этого воспользуйтесь кнопкой панели инструментов UCS (ПСК). Система AutoCAD выдаст первый запрос: Select face of solid object: (Выберите грань твердотельного объекта:) Щелкните мышью по нижнему ребру правой передней стенки ящика. Правая грань подсветится и появится запрос: Enter an option [Next/Xflip/Yflip] <accept>: (Задайте опцию 1Сменить/обратитьХ/обратитьУ] <принять>:) Если у вас пиктограмма новой системы координат высветилась в том же виде, как на рис. 9.84, то нажмите клавишу <Enter> в знак согласия с выбранной ПСК.

Рис. 9.9.Объединение и вычитание тел

Рис. 9.10. Построение фаски и сопряжения граней тела

Команды CHAMFER (ФАСКА) и FILLET (СОПРЯЖЕНИЕ) применимы и к телам, для снятия фаски между соседними гранями и сопряжения двух граней. На рис. 9.9 приведен результат снятия фаски 40 х 40 у верхней цилиндрической части и сопряжения двух пар боковых граней в левой части тела с радиусом 75 (для удобства текущий вид несколько изменен).

Тела можно строить методом выдавливания или вращения областей. Эти операции выполняются с помощью кнопок и панели инструментов Тела (Solids) (см. рис. 9.10). Данные кнопки соответствуют командам EXTRUDE ВЫДАВИТЬ) и REVOLVE (ВРАЩАТЬ). В качестве примера рассмотрим построение участка твердотельной трубы с помощью команды EXTRUDE (ВЫДАВИТЬ). Установим на пустом экране в качестве вида юго-западную изометрию. Построим два круга с центрами в начале координат и радиусами 100 и 80. Преобразуем их в области. Из большой области вычтем малую и получим область в форме кольца (рис. 9.11).

Рис. 9.11.Построение области в форме кольца

Рис. 9.12. Построение трубы с помощью выдавливания

На рисунке показана также будущая траектория выдавливания. Для ее построения с помощью кнопки панели инструментов UCS (ПСК) повернем оси на У1Г (до вертикального положения). В новой системе координат построим полилинию из трех сегментов: первый из них является прямолинейным с вершинами в точках с координатами (0,0) и (0,500), второй сегмент — дуговой, касающийся первого и заканчивающийся в точке (100,600), а третий сегмент — снова прямолинейный, касающийся дугового и заканчивающийся в точке (1000,600) (у всех точек координата (равна нулю). Вызовем команду EXTRUDE (ВЫДАВИТЬ). На запрос о выборе объектов укажите область в форме кольца. Следующий запрос: Specify height of extrusion or [Path]: (Глубина выдавливания или [Траектория]:) Выберите опцию Path (Траектория). Далее система выдаст запрос: Select extrusion path: (Траектория выдавливания:) Укажите полилинию в качестве траектории выдавливания. Результат (при выполненном раскрашивании) приведен на рис. 9.12. Команда INTERFERE (ВЗАИМОД) позволяет создать тело, занимающее общий объем двух или более тел. Команде соответствует кнопка панели инструментов Solids (Тела).