МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Глазовский инженерно-экономический
институт (филиал)
Федерального государственного
бюджетного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Ижевский государственный
технический университет
имени М.Т. Калашникова»
(ГИЭИ (филиал) ФГБОУ ВПО
«ИжГТУ имени М.Т. Калашникова»)
Отделение среднее профессиональное
образование
Кафедра «Автоматизированные
системы управления»
КУРСОВАЯ РАБОТА
По учебной дисциплине
«Компьютерная графика»
на тему: «Разработка
трехмерной модели в САПР»
Выполнила студентка
3 курса, гр. 623 |
|
О.Д. Васильева |
| |
(подпись) |
|
| |
|
|
Проверил |
|
А.Г. Горбушин |
(оценка, подпись)
Глазов, 2014
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
КОМПАС-3D предназначен для
создания трехмерных ассоциативных моделей
отдельных деталей и сборочных единиц,
содержащих как оригинальные, так и стандартизованные
конструктивные элементы. Позволяет реализовать
классический процесс трехмерного параметрического
проектирования — от идеи к ассоциативной
объемной модели, от модели к конструкторской
документации. Ключевой особенностью
КОМПАС-3D является использование собственного
математического ядра и параметрических
технологий. Основная задача, решаемая
системой — моделирование изделий с целью
существенного сокращения периода проектирования
и скорейшего их запуска в производство.
Эти цели достигаются благодаря следующим
возможностям: быстрого получения конструкторской
и технологической документации, необходимой
для выпуска изделий (сборочных чертежей,
спецификаций, деталировок и т.д.), передачи
геометрии изделий в расчетные пакеты,
передачи геометрии в пакеты разработки
управляющих программ для оборудования
с ЧПУ, создания дополнительных изображений
изделий до начала его производства. 3D
моделирование – это процесс создания
трехмерной модели объекта. Задача 3D моделирования
- разработать визуальный объемный образ
желаемого объекта. С помощью трехмерной
графики можно и создать точную копию
конкретного предмета, и разработать новое,
даже нереальное представление до сего
момента не существовавшего объекта.
1 Цель и задачи
Создание твердотельной трехмерной
модели детали и разработка чертежа:
- разрез вида
спереди
- сечение вида слева
- разрез вида спереди совмещенный с видом
слева
2 ПРИЕМЫ СОЗДАНИЯ ОБЪЕКТОВ
Основная задача, решаемая при
помощи любой САПР — создание и выпуск
различной документации. Скорость решения
этой задачи, а значит, и эффективность
работы с системой, в основном определяется
тем, насколько удобные средства ввода
и редактирования объектов она предоставляет
пользователю. Разрабатывая документы
и модели с помощью КОМПАС-3D, вы можете
применять различные приемы создания
и изменения объектов.
2.1 Параметры объектов
После вызова большинства команд
создания объектов необходимо задать
различные параметры этих объектов.
Например, после вызова команды
построения окружности требуется задание
положения ее центра и радиуса, а после
вызова команды построения тела выдавливания —
направление, глубину выдавливания и величину
уклона.
Создать объект — значит определить
все его параметры. При разработке моделей
и чертежей с помощью КОМПАС-3D все параметры
создаваемых объектов отображаются на
Панели свойств. Каждому параметру соответствует
один элемент Панели.
Параметры можно разделить на числовые
(координаты точки, длина, угол, количество
вершин и т.п.) и нечисловые (стиль линии,
наличие осей симметрии и т.п.). Если нечисловые
параметры объекта можно задать только
одним способом — выбрав нужный вариант
на Панели свойств, то для задания числовых
параметров доступно несколько способов.
Первый способ: наиболее простой
и наглядный способ задания параметров —
указание нужных точек в окне документа.
Этот способ может применяться в основном
для графических объектов, так как среди
трехмерных объектов очень мало таких,
чьи параметры можно было бы задать, указав
лишь точки.
Второй способ: ввод параметров в предопределенном
порядке. Позволяет более гибко управлять
параметрами объектов. Этот способ доступен
при создании большинства объектов — как
графических, так и трехмерных.
Третий способ: задание значений
параметров на Панели свойств. Менее нагляден,
но универсален и может применяться при
создании объектов всех типов.
Все эти способы задания параметров объектов
можно комбинировать.
После того, как все параметры объекта
будут заданы, необходимо подтвердить
его создание. Это можно сделать одним
из следующих способов:
1)нажать кнопку Создать объект на Панели специального управления
2)вызвать команду Создать объект
из меню Редактор или
из контекстного меню
3) нажать комбинацию клавиш +
В большинстве команд построения
графических объектов имеется возможность
автоматического создания. По умолчанию
автосоздание включено. В дальнейшем при
описании команд построения объектов
под словом «указание» будет подразумеваться
указание некоторого элемента курсором
в рабочем поле (т.е. установка курсора
на этом объекте и щелчок левой кнопкой
мыши), а под словом «задание» — задание
параметров любым способом.
2.2 Детали
Модель детали является отдельным
типом документа системы КОМПАС. Общепринятым
порядком моделирования является последовательное
выполнение операций (сложения и вычитания)
над объемными примитивами (сферами, призмами,
цилиндрами, конусами, пирамидами и т.д.).
В КОМПАС-3D объемные объекты
образуются путем выполнения такого перемещения
плоской фигуры в пространстве, след от
которого определяет форму объекта (например,
поворот окружности вокруг оси образует
сферу, а смещение многоугольника - призму).
Удобный прием моделирования
изделий, которые отличаются лишь некоторыми
конструктивными элементами - использование
в качестве основания детали ранее подготовленной
модели - детали-заготовки. Деталь-заготовку
можно вставить в модель, сохранив ссылку
на содержащий ее файл (иначе говоря, сохранив
связь с файлом-источником). В этом случае
любые изменения модели в файле-источнике
будут передаваться во все модели, содержащие
данную заготовку. Использование детали-заготовки
в некоторых случаях позволяет значительно
ускорить работу системы при моделировании
деталей высокой сложности.
В модель можно вставлять не
только деталь-заготовку, но и ее зеркальную
копию. Благодаря этому модели зеркально
симметричных деталей можно создать за
несколько секунд. Причем эта деталь может
отслеживать все изменения, вносимые в
ее прототип, и самостоятельно перестраиваться
в соответствии с этими изменениями, сохраняя
свойство симметрии. Допускается также создание
разрезов и сечений детали. Рассмотрим
практический пример применения этой
возможности. Для штамповки отбойника
(детали дорожного ограждения) необходимы
матрица и пуансон. Они изготавливаются
на фрезерном станке. Для контроля формы
изготовленных матрицы и пуансона требуется
набор шаблонов, соответствующих сечениям
отбойника через каждые 50 мм. Построение
таких сечений методами начертательной
геометрии - чрезвычайно трудоемкая задача.
Для ее упрощения можно воспользоваться
функциями КОМПАС-3D. Сформировав трехмерную
модель отбойника, зададим положение плоскостей
сечений и вызовем команду построения
чертежа детали. Все нужные сечения, а
также указанные виды детали автоматически
появятся в новом чертеже КОМПАС-ГРАФИК.
Напечатанный в масштабе 1:1 лист чертежа
используется для получения шаблонов. Плоская фигура, на основе которой
образуется тело, называется эскизом,
а формообразующее перемещение эскиза
- операцией.
Полученная в ходе работы деталь:
2.3 Эскизы
Эскиз изображается на плоскости
стандартными средствами чертежно-графического
редактора КОМПАС-ГРАФИК. При этом доступны
все команды построения и редактирования
изображения, команды параметризации
и сервисные возможности. Единственным
исключением является невозможность ввода
некоторых технологических обозначений
и объектов оформления. В эскиз можно перенести
изображение из ранее подготовленного
в КОМПАС-ГРАФИК чертежа или фрагмента.
Это позволяет при создании трехмерной
модели опираться на существующую чертежно-конструкторскую
документацию. Эскиз может располагаться
в одной из ортогональных плоскостей координат,
на плоской грани существующего тела или
во вспомогательной плоскости, положение
которой задано пользователем.
Операции над эскизом:
1)вращение эскиза вокруг оси,
лежащей в плоскости эскиза
2) выдавливание эскиза
в направлении, перпендикулярном плоскости
эскиза
3) кинематическая операция - перемещение
эскиза вдоль указанной направляющей
4) построение тела по нескольким
сечениям-эскизам.
Каждая операция имеет дополнительные
опции, позволяющие варьировать правила
построения тела:
- при вращении эскиза можно задать
угол и направление поворота относительно
плоскости эскиза и выбрать тип тела
- при выдавливании эскиза можно
задать расстояние и направление выдавливания
относительно плоскости эскиза и при необходимости ввести угол уклона
- при выполнении кинематической
операции можно задать ориентацию образующей относительно направляющей
- при построении тела по сечениям
можно указать, требуется ли замыкать построенное
тело
Во всех типах операций можно
включить опцию создания тонкостенной
оболочки и задать толщину и направление
построения стенки - внутрь, наружу или
в обе стороны от поверхности тела, образованного
операцией. После создания базового тела
производится "приклеивание" или
"вырезание" дополнительных объемов.
Каждый из них представляет собой тело,
образованное при помощи перечисленных
выше операций над новыми эскизами. При
выборе типа операции нужно сразу указать,
будет создаваемое тело вычитаться из
основного объема или добавляться к нему.
При вводе параметров операции вырезания
или приклеивания доступно несколько
больше опций, чем в базовой (самой первой)
операции. Дополнительные опции позволяют
упростить задание параметров. Например,
при создании сквозного отверстия можно
не рассчитывать его длину, а выбрать опцию
"Через всю деталь", а при создании
бобышки указать, что она должна быть построена
до определенной поверхности. Дополнительные операции позволяют
упростить задание параметров распространенных
конструктивных элементов - фаски, скругления,
цилиндрического отверстия, уклона, ребра
жесткости. Так, для построения фаски не
нужно рисовать эскиз, перемещать его
вдоль ребра и вычитать получившийся объем
из основного тела. Достаточно указать
ребро или несколько ребер или грани для
построения фаски и ввести ее параметры
- величину катетов или величину катета
и угол. Аналогично при построении отверстия
достаточно выбрать его тип (например,
отверстие глухое с зенковкой и цековкой)
и ввести соответствующие параметры. На
любом этапе работы тело можно преобразовать
в тонкостенную оболочку (для этого нужно
будет исключить одну или несколько граней,
которые не должны входить в оболочку).
Порядок работы с получившейся оболочкой
будет прежним - добавление и вычитание
тел, формирование фасок, скруглений, отверстий,
ребер жесткости и т.д. На любом этапе работы можно
удалить часть тела по границе, представляющей
собой плоскость или цилиндрическую поверхность,
образованную выдавливанием произвольного
эскиза. Удобный прием моделирования изделий,
которые отличаются лишь некоторыми конструктивными
элементами - использование в качестве
базового тела ранее подготовленной модели
(она называется заготовкой). Последующая
работа с таким базовым телом ("приклеивание"
и "вырезание" дополнительных объемов)
ничем не отличается от работы с телом,
полученным путем операции над эскизом.
Часто при построении тела требуется произвести
несколько одинаковых операций так, чтобы
образовавшиеся элементы были определенным
образом упорядочены (например, отверстия
образовывали прямоугольный массив, или
бобышки были симметричны относительно
плоскости). Для повторения операции можно
воспользоваться командой Копия. В КОМПАС-3D
доступны разнообразные способы копирования:
копирование по сетке, по окружности, вдоль
кривой, зеркальное копирование. Возможно
не только копирование операций выдавливания
и приклеивания, но и "копирование копирования",
и возможность удаления отдельных экземпляров
из массива копий. Для создания детали, обладающей
плоскостью симметрии, можно воспользоваться
командой "Зеркально отразить все",
а для получения детали, симметричной
существующей - командой "Зеркальная
деталь".
2.4 Вспомогательные
построения
Как упоминалось выше, эскиз
может быть построен на плоскости (в том
числе на любой плоской грани тела). Для
выполнения некоторых операций (например,
копирования по окружности) требуется
указание оси или направляющей. Если существующих
в модели ортогональных плоскостей, граней
и ребер недостаточно для построений,
пользователь может создать вспомогательные
плоскости, оси и пространственные кривые,
задав их положение одним из предусмотренных
системой способов. Например, ось можно
провести через две вершины или через
прямолинейное ребро, а плоскость - через
три вершины или через ребро и вершину.
Существуют и другие способы задания положения
вспомогательных элементов. Применение
вспомогательных конструктивных элементов
значительно расширяет возможности построения
модели.
2.5 Привязка
В процессе работы с графическим
документом постоянно возникает необходимость
точно установить курсор в некоторую точку
(начало координат, центр окружности, конец
отрезка и т.п.), иными словами, выполнить
привязку к уже существующим точкам или
объектам. Без такой привязки невозможно
создать точный чертеж. КОМПАС-3D предоставляет возможности
привязок к характерным точкам
(пересечение, граничные точки, центр и
т.д.) и объектам (по
нормали, по направлениям осей координат).
Все варианты привязок объединены в меню,
которое можно вызвать при создании, редактировании
или выделении объектов нажатием правой
кнопки мыши. Предусмотрены две разновидности
привязки — глобальная (действующая
по умолчанию) и локальная (однократная).
Глобальная привязка (если она установлена)
постоянно действует при вводе и редактировании
объектов. Например, если включена глобальная
привязка к пересечениям, то при вводе
каждой точки система автоматически будет
выполнять поиск ближайшего пересечения
в пределах ловушки курсора. Локальную привязку требуется
всякий раз вызывать заново. После того,
как был использован один из вариантов
привязки, система не «запоминает», какой
именно это был вариант. Поэтому, когда
потребуется выполнить к другой точке
такую же привязку, ее придется вызвать
снова. Это неудобно в том случае, если
требуется выполнить несколько однотипных
привязок подряд.
2.6 Отмена и повтор
действий
Для отмены и повтора действий
служат команды Отменить и Повторить в
меню Редактор. Кнопки
вызова этих команд расположены на панели Стандартная.
Команда Отменить восстанавливает
то состояние документа, которое было
до выполнения последнего действия.
Команда Повторить наоборот, выполняет
отмененное действие вновь. Она доступна
только после вызова команды отмены.