Модель пружины
Сдать твёрдую копию (печатный вариант) оформленного и подписанного отчёта преподавателю для проверки.
Задание для самостоятельной работы: промоделировать элемент “по сечениям” (рис. 35, а) с использованием осевой линии и элемент “по траектории” c использованием направляющих кривых (рис. 35, б). Файлы полученных деталей предъявить преподавателю.
б)
Модели для самостоятельной работы (п. 46)
Лабораторная работа №3
Построение корпусной детали, состоящей из комбинации типовых элементов. Построение массивов элементов. Создание производных деталей.
Цель работы: изучить основные приёмы комбинации типовых (базовых) элементов конструкции для создания трёхмерных твердотельных моделей деталей сложной формы и научиться ими пользоваться; изучить практические возможности построения новых деталей на основе конструкции уже имеющихся моделей.
Необходимые теоретические сведения
Создание моделей деталей является основой компьютерного геометрического моделирования, поскольку на основе этих документов создаются сборки, а затем ассоциативные чертежи изделий.
Построение трехмерной модели детали начинается с создания основания – ее первого формообразующего элемента. Основание есть у любой детали; оно всегда одно.
В качестве основания можно использовать любой из четырех типов формообразующих элементов – элемент выдавливания, элемент вращения, кинематический элемент и элемент по сечениям.
В начале создания модели всегда встает вопрос о том, какой элемент использовать в качестве основания детали. Для ответа на него нужно хотя бы приблизительно представлять конструкцию будущей детали.
Мысленно исключите из этой конструкции фаски, скругления, проточки и прочие мелкие конструктивные элементы, разбейте деталь на составляющие ее формообразующие элементы (параллелепипеды, призмы, цилиндры, конусы, торы, кинематические элементы и т.д.).
Чаще всего в качестве основания используют самый крупный из этих элементов. Если в составе детали есть несколько сопоставимых по размерам элементов, в качестве основания выбирают тот из них, к которому потребуется непосредственно добавлять (вырезать) наибольшее количество дополнительных объемов.
Иногда в качестве основания используют простой элемент (например, параллелепипед, цилиндр), описанный вокруг проектируемой детали (или ее части).
В некоторых случаях можно выбрать основание (а также наметить дальнейший порядок проектирования детали), представив технологический процесс ее изготовления.
Вообще говоря, дать универсальные рекомендации по выбору основания детали невозможно. Любой конструктор вырабатывает представления об удобном ему порядке моделирования после самостоятельного создания нескольких моделей.
Основной принцип процесса моделирования - это принцип задания размеров (принцип моделирования по размерам) – dimension-driven modeling, который позволяет задавать размеры и геометрические взаимосвязи между элементами. При изменении размеров изменяются размер и форма детали, но сохраняется общий замысел проекта. Вариационная параметризация эскиза с заданием уравнений (см. лаб. работу №1) является одним из наиболее эффективных примеров применения этого принципа на практике.
При построении детали необходимо помнить об иерархической параметризации, которая очень важна для понимания технологии компьютерного моделирования деталей в системе SolidWorks и в большинстве других машиностроительных CAD-систем.
Все описанные в лаб. работе №2 элементы конструкции могут создаваться и располагаются в “Дереве конструирования” в строгом в порядке, который часто называют “иерархическая параметризация детали” и о котором пользователь должен знать и всегда учитывать при работе.
Помимо дерева конструирования, отражающего историю создания детали, система запоминает иерархию элементов модели. Под иерархией понимается порядок подчинения элементов модели друг другу.
Благодаря тому, что иерархическая структура трехмерных элементов постоянно хранится в файле модели, возможно осуществление иерархической параметризации модели.
Элемент считается подчиненным другому элементу, если для его создания использовались любые части и/или характеристики этого другого элемента.
Например, эскиз построен на грани детали - эскиз подчиняется этой грани. В эскизе есть проекции ребер конструктивного элемента – эскиз подчиняется этому элементу. Вырезанный формообразующий элемент построен путем операции над эскизом - элемент подчиняется эскизу. При добавлении формообразующего элемента глубина его вытягивания задавалась до вершины элемента вращения - элемент выдавливания подчиняется элементу вращения. Фаска построена на ребре кинематического элемента - фаска подчиняется кинематическому элементу. Вспомогательная ось проведена через вершины формообразующих элементов - ось подчиняется этим элементам. Вспомогательная плоскость проведена через ось перпендикулярно грани формообразующего элемента - плоскость подчиняется оси и формообразующему элементу. И так далее.
В иерархии существует два типа отношений между элементами. Если элемент подчинен другому элементу, он называется производным (потомком) по отношению к подчиняющему элементу. Если элементу подчинен другой элемент, то подчиняющий элемент называется исходным (родителем) по отношению к подчиненному.
Плоскости проекций, существующие в модели детали сразу после ее создания, всегда являются исходными элементами (только опираясь на них, можно построить первый эскиз и другие элементы модели) и никогда не являются производными элементами (их параметры не зависят от других элементов).
Последний в дереве конструирования элемент никогда не является исходным (т.к. после него не строились элементы, которые могли бы на нем основываться).
Все остальные элементы могут быть как исходными, так и производными. Один и тот же элемент может быть производным и исходным для разных элементов. Например, отверстие является производным элементом собственного эскиза и исходным элементом для фаски, построенной на ребре этого отверстия.
Для того чтобы просмотреть отношения, в которых участвует какой-либо элемент, следует выделить его в дереве конструирования или любую его часть (например, грань формообразующего элемента) в графической области и затем вызвать из контекстного меню команду “Родитель/потомок”.
Можно сказать, что иерархия является отражением причинно-следственных связей между операциями создания эскизов и элементов в процессе моделирования. Иерархию элемента требуется знать, как правило, для того, чтобы установить, изменение (редактирование или удаление) каких элементов может прямо или косвенно повлиять на данный элемент, и на какие элементы может повлиять изменение данного элемента.
К иерархическим связям между элементами модели относится следующее:
принадлежность эскиза плоскости или плоской грани;
тип формообразующего элемента; построенного на основе эскиза;
существование в эскизе проекции ребра (вершины) формообразующего элемента;
связь вспомогательной оси или плоскости с опорными (базовыми) элементами; использовавшимися для ее построения;
автоматическое определение глубины выдавливания формообразующего элемента (через все или до указанной вершины);
соответствие всех параметров элементов массива (по сетке; вдоль кривой) и зеркальных копий параметрам исходных элементов;
принадлежность круглого отверстия грани;
участие определенных ребер в образовании фаски или скругления;
отсечение части детали плоскостью или профильной поверхностью;
участие определенных граней в образовании тонкостенной оболочки
ориентация ребра жесткости относительно плоскости эскиза этого ребра (ортогонально или параллельно);
участие определенных граней в образовании уклона.
Иерархические параметрические связи между элементами модели являются неотъемлемой частью этой модели. Пользователь не может отказаться от формирования этих связей или удалить их (в отличие от параметрических связей графических объектов в эскизе). Связи автоматически возникают по мере выполнения команд создания элементов модели и существуют, пока эти элементы не будут удалены или отредактированы.
Из наличия иерархии элементов вытекает главное правило конструирования: создавать модель в последовательности, при которой правильно и оптимальным образом формируются иерархические параметрические связи (совместно с вариационной параметризацией эскиза): при изменении размеров геометрии эскизов и размеров трёхмерных элементов не должна нарушаться общая структура конструкции, обычно отражающая служебное назначение изделия.
Очень часто при построении тела требуется произвести несколько одинаковых операций так, чтобы образовавшиеся элементы были определенным образом упорядочены и образовывали системы, называемые массивами. К этой же категории команд относятся и команды зеркального отражения элементов конструкции.
В системе используются следующие типы массивов:
линейный;
круговой;
массив, управляемый эскизом;
массив, управляемый таблицей.
Линейный массив предназначен для создания одинаковых элементов конструкции, расположенных в узлах параллелограммной сетки: создаётся несколько копий выбранного элемента или элементов вдоль одного или двух направлений. После вызова команды на экране появится диалог для ввода параметров массива: направления копирования (осей сетки), количества элементов в каждом направлении и расстояние между элементами.
Круговой массив предназначен для создания копий элементов, расположенных по окружности. Круговой массив осуществляет копирование выбранных объектов, поворачивая их на определенный угол.
Массив, управляемый эскизом, задаётся с помощью точек эскиза, положение которых определяет положение элементов. Исходный элемент применяется в массиве для каждой точки эскиза.
Массив, управляемый таблицей, строится на основе табличных данных, представляющих декартовы координаты массива на плоскости. Часто таки образом задаются массивы отверстий.
Копии элементов симметричной конструкции удобно создавать путём зеркального отражения элементов относительно плоскости: получить копию выбранных элементов, симметричную им относительно соответствующей плоскости или плоской грани.
Удобный прием моделирования изделий, которые отличаются лишь некоторыми конструктивными элементами – использование в качестве основания детали ранее подготовленной модели (она называется основанием). Деталь, которая моделируется на основе основания, называется производной деталью.
Модель детали, которую требуется использовать в качестве основания другой детали, должна быть сформирована и записана на диск в файл с любым именем.
Производная деталь в качестве первого элемента содержит деталь-основание и связывается с нею при помощи внешней ссылки. Это значит, что все изменения в исходной детали отражаются в производной детали.
Существует три типа производных деталей:
основание – использует существующую деталь в качестве основания для производной детали;
зеркальное отражение детали – создаёт зеркально отраженную версию существующей детали; это хороший способ для создания левосторонней и правосторонней версий детали; поскольку зеркально отраженная версия производится из исходной версии, обе детали всегда совпадают;
производная деталь компонента - создает деталь из компонента сборки; производные детали, которые создаются этим способом, включают все элементы, созданные в контексте сборки: например, можно создать полость в сборке литейной формы, а затем произвести и разрезать части литейной формы; в производных деталях поддерживаются необходимые ссылки на компоненты в сборке.