Вспомогательные точки и сплайны

Мартынюк В.А.

 

 

Список заданий по лабораторному практикуму по курсу “Геометрическое моделирование”

Оглавление

Список заданий по лабораторному практикуму по курсу “Геометрическое моделирование”_ 1

Задание 1. Эскиз фланца_ 2

Задание 2. Анимация эскиза_ 2

Задание 3. Подушечка_ 2

Задание 4. Фонарик_ 3

Задание 5. Кнопка мыши_ 7

Задание 6. Мышь 9

Вспомогательные точки и сплайны_ 9

Построение поверхностей_ 11

Построение выреза и кнопок_ 14

Задание 7. Угол чемодана_ 15

Подготовка исходной поверхности_ 15

Сглаживание исходной поверхности_ 16

Задание 8. Элементы легкомоторного самолета_ 18

Кок винта_ 18

Капот 19

Фюзеляж_ 20

Фонарь кабины_ 21

Нижний заборник_ 22

Задание 9. Пример промышленного дизайна. Туфля_ 25

Эскизы_ 25

Коническая кривая_ 26

Сплайн_ 27

Построение поверхности_ 27

Проверка качества построенной поверхности_ 27

Подошва_ 28

Каблук_ 28

Задание 10. Сборка_ 28

Задание 11. Сборка индивидуальная_ 29

 

Задание 1. Эскиз фланца

· Для выполнения этой и следующей лабораторных работ необходимо тщательно проработать первые четыре методические пособия! Постарайтесь не только прочитать эти пособия, но и выполнить несложные примеры на рассматриваемые темы.

· На предложенном преподавателем отдельном листочке (для всех одинаков) приведен чертеж некоторой детали, которую нужно воспроизвести на экране.

· Главная цель данной работы освоить приемы эскизирования.

· Перед выполнением работы внимательно прочитайте разделы описания (первые 4 пособия), связанные с построением эскизов. Обратите внимание на возможность задания геометрических размеров в виде формул, проверку наложенных ограничений с помощью анимации.

 

Задание 2. Анимация эскиза

· Этот прием используется для проверки геометрических ограничений.

· На рис.1 представлен несложный эскиз. Условное изображение поршня в цилиндре. Наложите все необходимые размерные и геометрические ограничения и проверьте их действие с помощью анимации.

 

 

рис.1

 

· Напоминаю, что для этого нужно применить команду Анимация размера (рис.2, крайняя слева пиктограмма).

 

 

рис.2

Задание 3. Подушечка

 

· Для выполнения этой и последующих лабораторных работ необходимо тщательно проработать методические пособия Детали. Части 1 и 2.

· На рис. 3 представлена несложная деталь - «подушечка». Нужно построить параметрическую геометрическую модель представленной детали.

· Построение нужно начинать с первого эскиза, размеры которого представлены на рис. 5.

· Второй, похожий эскиз нужно расположить в плоскости, перпендикулярной первому эскизу. Постарайтесь соответственным образом ориентировать второй эскиз.

· Если параметры эскизов одинаковы, то в результате формообразования (Вытягивание) с применением булевой операции Пересечение вы получите деталь как на рис. 3. В случае булевой операции Сложение деталь примет форму как на рис.4. Для отладки проекта рекомендуется установить булеву операцию – Сложение.

· Предоставьте возможность таким образом менять величину Вытягиваний, чтобы при неизменных размерах исходных эскизов итоговая форма подушечки могла принимать форму, показанную на рис. 5, 7.

 

 

 

рис.3 рис.4 рис.5

 

 

Рис.6 рис.7

 

 

Задание 4. Фонарик

· Иногда гораздо проще построить оболочку модели из сложных поверхностей, а потом превратить ее в твердое тело. В этом упражнении вы и попробуете эту технологию поверхностного моделирования.

· Поверхностное моделирование всегда состоит из двух частей:

Ø Подготовительный этап, во время которого строятся вспомогательные точки, линии, сплайны, профили. И нужно сказать, что этот этап работы – самый трудоемкий.

Ø Этап собственно построения поверхностей, их обработки и построение итоговых тел. Этот этап – самый приятный.

· В данном задании вы получите уже готовыми все вспомогательные эскизы и профили. Вам останется только выполнить второй этап построения модели фонарика – построение его поверхностей.

 

 

 

рис.1 рис.2

 

П Р И М Е Ч А Н И Е: здесь и далее в каждом задании нумерация рисунков всегда начинается с единицы.

 

· В центре рабочего поля вы можете видеть рабочую систему координат (РСК), и базовую систему координат (рис.1), которые в начальный момент совпадают с абсолютной системой координат.

· В качестве исходных данных из директории Mat_Displ_Zala \ Prim загрузите файл Fonar_Isch.PRT. В навигаторе детали этого файла присутствуют только строки исходных кривых (рис.2).

· Выберите сплайн «Кривая вращения» и выполните над ним операцию вращения вокруг стандартной оси Y. Команда Вставить \ Элементы проектирования \ Тело вращения. Необходимое состояние диалогового окна представлено на рис. 3, а результат операции – на рис. 4.

· Предварительно полезно самостоятельно поработать с командой Вращение.

 

 

 

рис.3 рис.4

 

· Выберите сплайн «Кривая протягивания» в качестве образующего профиля, «Кривая вращения» в качестве направляющего профиля и выполните над ними операцию Вставить \ Заметание \ Заметаемая поверхность.

 

 

 

рис.5 рис.6 рис.7

 

· Результат заметания показан на рис. 5. Крупнее пересечение поверхностей вращения и заметания представлено на рис.6.

· Командой Вставить \ Обрезка \ Обрезка поверхности обеспечьте пересечение поверхностей так, как это показано на рис.7.

 

 

рис.8 рис.9

 

· Заметьте, что после обрезания в навигаторе детали останутся три строки – три поверхности (рис.8).

· Выполните операцию симметричного отражения всех трех поверхностей – Вставить \ Ассоциативная копия \ Геометрия массива \ Зеркало. В качестве плоскости симметрии используйте плоскость XOY.

· Результат отражения показан на рис.9.

· После этого отражения состояние навигатора детали такое, как на рис. 10.

 

 

рис.10 рис.11

 

· Сшейте попарно все поверхности командой Вставить \ Комбинировать \ Сшивка. После чего состояние навигатора станет таким, как на рис.11.

· Выберите сплайн «Кривая для кнопки» и протяните его (операция Вставить \ Элементы проектирования \ Вытягивание) вдоль оси X в обе стороны на расстояния 64 мм.

· Результат операции показан на рис.12.

 

 

рис.12 рис.13

 

· Опять командой Вставить \ Обрезка \ Обрезка поверхности обеспечьте пересечение поверхностей так, как это показано на рис.13.

· После обрезки в навигаторе детали присутствуют две строки (рис.14).

 

 

рис.14 рис.15

 

· Опять сшейте обе поверхности командой Вставить \ Комбинировать \ Сшивка.

· Чтобы получить выемки для пальцев на корпусе фонарика протянем сплайн «Кривая для пальцев» вдоль оси Z на 64 мм в обе стороны.

· Результат протягивания показан на рис.15.

 

 

рис.16 рис.17 рис.18

 

· Опять командой Вставить \ Обрезка \ Обрезка поверхности обеспечьте пересечение поверхностей так, как это показано на рис.16.

· Опять сшейте все поверхности командой Вставить \ Комбинировать \ Сшивка.

· Командой Вставить \ Заметание \ Заметаемая поверхность постройте поверхность по сплайнам «Образующая для ладони» и «Направляющая для ладони» (рис.17).

· Опять командой Вставить \ Обрезка \ Обрезка поверхности обеспечьте пересечение поверхностей так, как это показано на рис.18.

· Опять сшейте все поверхности командой Вставить \ Комбинировать \ Сшивка.

· Окончательная поверхность фонарика показана на рис. 19.

 

 

рис.19 рис.20

 

· Остается только задать толщину 3 мм всей оболочке. Для этого применим команду Вставить \ Смещение \ масштаб \ Утолщение.

· Результат утолщения показан на рис.20.

 

Задание 5. Кнопка мыши

 

· В этом задании придется построить несложную деталь – кнопку. Задание общее.

· Сначала построим все необходимые точки, линии, сплайны.

· Командой Вставить \ База/точка \ Точка построим в пространстве пять точек:

Точка 1: 0,0,5

Точка 2: 0,10,9

Точка 3: 0,23,7

Точка 4: 0,30,8

Точка 5: -20,30,7

· По первым 4-ем точкам проведем сплайн.

· По двум последним точкам (4 и 5) построим прямую линию 1.

· Результат построения показан на рис.1.

 

 

рис.1 рис.2 рис.3

 

· В плоскости XOY построим эскиз (рис.2).

Причем введите два геометрических ограничения:

Ø Верхняя точка прямой линии эскиза должна совпадать с пятой, ранее построенной пространственной точкой

Ø Свободный конец дуги должен совпадать с первой, ранее построенной пространственной точкой

В итоге вы получите конструкцию, представленную на рис. 3.

 

· Выполните операцию Вставить \ Элементы проектирования \ Вытягивание над эскизом в направлении оси Z вверх на 20 мм и вниз на 10 мм. В результате вы получите поверхность Листовое тело «Вытягивание» 1 (рис.4).

 

 

рис.4 рис.5 рис.6

· Выполните операцию Вставить \ Элементы проектирования \ Вытягивание над ранее построенным сплайном в направлении прямой линии 1. В одном направлении на 30 мм и в другом направлении на 10 мм. В результате вы также получите поверхность Листовое тело «Вытягивание» 2.

· В итоге вы получите конструкцию, представленную на рис. 5.

· В плоскости XOY строим несложный эскиз 2 (рис.6) и выращиваем этот эскиз вдоль оси Z до пересечения с поверхностью Листовое тело «Вытягивание» 2. Впервые мы получили твердое тело вытягивания 1 (рис.7,8).

рис.7 рис.8 рис.9

· Теперь рассечем твердое тело вытягивания 1 поверхностью Листовое тело «Вытягивание» 1. Результат этого действия представлен на рис. 9.

· В плоскости YOZ создадим новый эскиз 3 (рис.10).

· Протянем этот эскиз вдоль оси X до пересечения с поверхностью Листовое тело «Вытягивание» 1. Протягивание нужно выполнять с объединением. В итоге вы получите конструкцию, представленную на рис. 11.

 

 

 

рис.10

 

 

· Осталось только применить команду Вставить \ Смещение/масштаб \ Оболочка (толщина стенок 1 мм) и Вставить \ конструктивный элемент \ Скругление ребра (радиус скругления 1.5 мм), чтобы получить итоговую форму нашей кнопки (рис.12,13).

 

 

рис.11 рис12 рис.13

 

Задание 6. Мышь

В этом задании вам придется построить модель мыши (рис.1). Задание общее.

Вспомогательные точки и сплайны

· В плоскости XOY строим полуокружность 1 с центром в точке -44.5,0,0 так, как это показано на рис. 2. Одна из точек ее периферии лежит в начале координат 0,0,0.

· Устанавливаем в пространстве пять точек:

6.35,0,12.7

-38.1,0,25.4

-69.85,0,31.75

-121.92,0,12.7

-139.7,0,0

и далее строим по ним пространственный сплайн 1 (рис.3).

· Для этого используйте команду Вставить \ Кривые \ Сплайн. Нужно отметить, что в системе присутствую три похожих команды для построения сплайнов (рис.4). Промышленные дизайнеры чаще используют команду Сплайн – студии. А нам, инженерам, сейчас понадобится именно команда сплайн.

 

 

рис.1 рис.2 рис.3

 

· После этого система спросит – как именно вы хотите построить свой сплайн (рис.5). Нужно выбрать опцию Через точки.

· В следующем диалоговом окне (рис.6) нужно включить переключатель Много сегментов и выбрать степень кривой 3. После этого в окне рис.6 нужно нажать кнопку ОК. В следующем окне (рис.7) нужно выбрать опцию Конструктор точки.

 

 

рис.4 рис.5 рис.6 рис.7

 

· Следом появится диалоговое окно построения или выбора точек (рис.8). В нем нужно выбрать опцию Существующая точка и далее курсором в рабочем поле указать ранее построенные точки.

· Нужно отметить, что и после ОК в окне рис.8 кривая ещё не построится. Вместо этого появится ещё одно окно (рис.9), в котором нужно только подтвердить (опция ДА), что вы правильно указали все точки.

 

 

Рис.8 рис.9 рис.10 рис.11

 

· И после ДА в окне рис.9 кривая опять не построится. Вместо этого появится ещё одно окно (рис.10). В этом окне система предлагает дополнительно указать касательные и радиусы кривизны будущего сплайна в каждой точке. Позднее мы воспользуемся этой возможностью. А пока просто нажмем ОК.

· И только теперь в рабочем поле появится наша кривая. Такая длинная последовательность действий объясняется тем, что команда Сплайн довольно старая. В новых версиях системы все происходит гораздо короче.

 

· Далее находим точку пересечения сплайна 1 с плоскостью YOZ. Для этогоприменяем команду Вставить \ База/точка \ Точка. И далее строим точку как пересечение плоскости и кривой.

· Проецируем концы полуокружности 1 также на плоскость YOZ.

· Через построенные таким образом три точки строим дугу 1 (рис. 11).

· Устанавливаем в пространстве еще шесть дополнительных точек:

0,38.1,0

-38.1,38.1,0

-68.58,44.45,0

-85.09,50.8,0

-114.3,38.1,0

-127,0,0

и строим по ним сплайн 2.

 

· Особенностью этого сплайна является то, что касательный вектор последней точки должен быть параллелен по оси Y в сторону ее отрицательного направления (рис.12). Для построения такого вектора обратитесь к диалоговому окну рис.10.

 

 

рис.12 рис.13 рис.14

 

· В итоге вы получите картинку, которая изображена на рис. 13.

Построение поверхностей

· С помощью команды Вставить \ Заметание \ Заметаемая поверхность выполните построение верхней поверхности. При этом дуга 1 используется как образующий контур, а сплайн 1 – как направляющий контур.

· Результат построения показан на рис.14. А на рис. 15 показано состояние навигатора детали. Обратите внимание на то, что у нас впервые появился раздел Модель, в котором наша поверхность представлена строкой Листовое тело «Заметание».

 

 

рис.15 рис.16 рис.17

 

· Обратите внимание на то, что длина верхней поверхности определена не местом расположения образующей дуги, а длиной направляющего сплайна.

· Дважды используйте команду Вставить \Элементы проектирования \ Вытягивание и постройте две боковые поверхности

Ø из сплайна 2

Ø из полуокружности 1.

Выращивание этих поверхностей осуществите на длину 25.4 мм вверх вдоль оси Z. В результате вы получите картинку, представленную на рис. 16.

· Состояние навигатора детали после этих вытягиваний показано на рис.17.

· Чтобы «замкнуть» боковую поверхность мыши используйте команду Вставить \ Поверхность по сетке кривых \ По сечениям.

· Нужное состояние поля Непрерывность в нижней части диалогового окна этой команды представлено на рис. 18. То есть в местах сочленения поверхностей мы выполняем условие непрерывности по касательным G1 с соседними поверхностями.

· Во время перечисления сечений нужно указать кромки сопрягаемых ленточек (рис.20). И для каждого нового сечения предварительно нужно нажимать на кнопочку Добавить новый набор (рис.19).

· Указание соседних поверхностей показано на рис.20.Результат сочленения показан на рис. 21.

 

 

 

рис.18 рис.19 рис.20 рис.21

 

· В общем-то, вы уже построили все необходимые поверхности (рис.22).

· Но нам еще предстоит «заделать» небольшую щель между верхней поверхностью и боковой поверхностью (см. рис. 23). Эту щель можно заметить, если покрутить изображение и заглянуть во все его уголки.

· Самый простой вариант – расширить верхнюю поверхность. Для этого воспользуемся командой Изменить \ Поверхность \ Расширить.

 

рис.22 рис.23 рис.24

 

· Расширять верхнюю поверхность придется в обе стороны на 10 и 15 мм. Соответствующее состояние поля Параметры изменения размера показано на рис.24.

 

 

рис.25 рис.26 рис.27

 

· Результат расширения верхней поверхности показан на рис.25.

· Состояние навигатора детали показано на рис.26. Кстати, переименовывайте строки поверхностей так, чтобы потом можно было легко найти нужную строку.

· В будущем нам понадобится копия Итоговой верхней поверхности. Поэтому воспользуемся командой Вставить \ Ассоциативная копия \ Выделить тело. На самом деле, с помощью соответствующей опции, мы выделим не тело, а грань (рис.27).

· В результате в навигаторе детали появятся две одинаковые строки ИТОГОВАЯ ВЕРХНЯЯ ПОВЕРХНОСТЬ (рис.28). Но видимость одной из них мы на время выключим.

 

 

рис.28 рис.29

 

· Следующая операция – получение плавного сопряжения между двумя боковыми и пересекающимися поверхностями вытягивания (рис.29).

· Для этого вам придется воспользоваться командой Вставить \ Конструктивные элемент \ Скругление граней. Радиус скругления должен составлять 25.4 мм (рис.30).

· Следующий шаг Вставить \ Комбинировать \ Сшивка. Так мы объединим все составляющие боковой поверхности (рис.31).

· Но верхняя и боковая поверхности взаимно пересекают друг друга (рис.32). Нам ещё предстоит их правильно обрезать.

· Для этого применим команду Вставить \ Обрезка \ Обрезать поверхность. Результат обрезания показан на рис. 33.

· Но снизу наша оболочка ещё не замкнута (рис.34). Чтобы построить её днище, воспользуемся командой Вставить \ Поверхность \ Ограниченная плоскость.

 

 

рис.30 рис.31 рис.32

 

· Результат построения днища показан на рис. 35.

 

 

рис.33 рис.34 рис.35

 

· В настоящее время состояние навигатора модели показано на рис. 36. Мы имеем три поверхности, которые составляют замкнутую оболочку.

 

 

рис.36 рис.37

 

· Чтобы замкнутую оболочку превратить в тело, нужно выполнить операцию попарной Сшивки.

· После этого состояние навигатора детали станет как на рис. 37. То есть, из замкнутой поверхности мы получили тело.