Основные операции геометрического моделирования

 

Операция выдавливания

Упражнение 3.1. Построение трехмерного параллелепипеда.

После запуска программы и создания файла детали задать ориентацию основных плоскостей.

На панели Вид →  ОРИЕНТАЦИЯ → →.

Выбрать плоскость для построения эскиза фигуры.

→ (в дереве модели на экране слева щелчок по перекрестию) → (выбрать в дереве модели).

Изображение на экране показано на рис. 3.5, а.

Перейти в режим построения эскиза и построить прямоугольник в плоскости XY.

→ кнопка Эскиз → Инструменты (в Главном меню) → Геометрия → Прямоугольники → Прямоугольник → щелкнуть ЛКМ по пересечению осей координат → в окна появившейся панели свойств ввести значения высоты 40; ширины 60; стиль – основная линия.

 

 

 

→ Enter → Stop (Прервать команду).

Полученное изображение показано на рис. 3.5, б.

  Повторно нажать кнопку → Эскиз (для выхода из режима построения эскиза).

Операцией выдавливания построить параллелепипед как результат перемещения построенного прямоугольника на расстояние 70 мм.

→ Операции (в Главном меню) → Операция → Выдавливания → в панели свойств ввести значение расстояния 70 (изображение на экране на рис. 3.5, в) →  Создать объект.

Построенный параллелепипед показан на рис. 3.5, г.

Упражнение 3.2. Построение выступа и отверстия в модели.

Выступ и отверстие строятся на трехмерном параллелепипеде – геометрической модели, построенной в упражнении 3.1. Файл с моделью 3.1 необходимо открыть и сохранить под новым именем

ФАЙЛ → ОТКРЫТЬ → Файл «Модель упражнения 1» → ОТКРЫТЬ

ФАЙЛ → Сохранить как → Файл «Модель упражнения 2» → СОХРАНИТЬ.

 

а	б
в
г
Рис. 3.5. Изображения на экране при выполнении операции выдавливания: а – после выбора плоскости построения эскиза; б – прямоугольник, построенный в выбранной плоскости; в – после обращения к операции выдавливания; г – результат моделирования

 

В «КОМПАС-3D» предусмотрена возможность округления линейных значений величин до значений, кратных шагу курсора. При моделировании для численного инженерного анализа объектов округление может быть нежелательно. На границах добавляемых объектов могут образовываться разрывы и сеточные генераторы таких программ, как ANSYS, не смогут создать расчетную сетку. Выход из режима округления обеспечивает повторное нажатие кнопки  в панели Текущее состояние. Более удобно в этом случае отключить режим округления в диалоге настройки курсора

→ СЕРВИС → ПАРАМЕТРЫ → СИСТЕМА → Графический редактор → Курсор → Округление (убрать флажок для отключения) → OK →  (нажать, если кнопка в активном состоянии).

– К левой задней грани параллелепипеда (на рис. 3.5, г) добавить второй параллелепипед размерами 30×60×80 мм.

→ ПОВЕРНУТЬ → Указать грань ЛКМ (рис. 3.6, а) → Эскиз → Инструменты (в Главном меню) → Геометрия → Прямоугольники → Прямоугольник → Указать первую вершину курсором ЛКМ в начале координат (Y = 0; Z = 0) → В панели свойств ввести: высота 60; ширина 80; стиль Основная → ENTER → STOP Прервать команду (рис. 3.6, б) → Эскиз (Закрыть эскиз) → Операции (в Главном меню) → Операция → Выдавливания → в панели свойств ввести Прямое направление ;расстояние 30 →  Создать объект →  ОРИЕНТАЦИЯ → → (рис. 3.6, в).

– Вырезать выдавливанием вертикальное сквозное отверстие диаметром 50 мм

→ Указать верхнюю грань с меньшей высотной отметкой (рис. 3.6, г) → Эскиз → Инструменты (в Главном меню) → Геометрия → Окружности → Окружность → В панели свойств ввести: центр X = 30; Z = – 35; диаметр 50; стиль основная → Enter → Stop (рис. 3.6, д) → Эскиз (Закрыть эскиз) → Операции (в Главном меню) → Вырезать → Выдавливанием → в панели свойств ввести Прямое направление; Через все →  Создать объект.

Полученное изображение объекта, скорректированное командой
 Повернуть, показано на рис. 3.6, е.

 

а	б
в	г
д	е
Рис. 3.6. Последовательность моделирования сложной детали операциями добавления или вырезания материала выдавливанием: а, г – указание грани для построения эскиза; б, д – эскиз плоского контура; в, е – модель, построенная операцией выдавливания

Операция вращения

Упражнение 3.3. Построение тела вращения.

Создать и сохранить файл детали

  ФАЙЛ → СОЗДАТЬ → ДЕТАЛЬ (во вкладке Новый документ) → OK

→  СОХРАНИТЬ (на панели Стандартная) → Ввести имя (например, Модель упражнения 3) → СОХРАНИТЬ → OK (в окне Информация о документе).

Задать ориентацию основных плоскостей.

  →  ОРИЕНТАЦИЯ (на панели Вид) → →.

Выбрать плоскость для построения эскиза фигуры.

→ (в дереве модели) →   (указать в дереве модели).

В режиме построения эскиза построить вращаемый контур

Эскиз → Ортогональное черчение→ Инструменты (в Главном меню) → Геометрия → Непрерывный ввод объектов →.

Ось вращения строится осевой линией от начала координат вверх.

→ В панели свойств: стиль – осевая; начальная точка – ЛКМ по началу координат; длина – 70; угол – 90 → ENTER → STOP →.

Последовательность действий при построении эскиза учитывает возможности команды Авторазмер, предусмотренные для 3D-моделирования. Поэтому контур строится линией основной толщины сначала без точного задания размеров. С размерами на этом этапе можно ошибаться, так как они будут уточняться позднее. Главное качественно правильно задать контур фигуры. Построения удобно выполнять в режиме   Ортогональное черчение, вводя длину отрезков в активное окно панели свойств и указывая направление отрезка курсором.

→ Непрерывный ввод объектов → В панели свойств: стиль – основная; начальная точка 1: x – 10;y – 0 → ENTER → длина 70; курсор над точкой (угол 90⁰) ;щелчок ЛКМ → длина 20; курсор справа от точки (угол 0⁰); ЛКМ → длина 5; курсор снизу от точки (угол 270⁰); ЛКМ →   Ортогональное черчение (отключить) → конечная точка: x – 20;y – 60 → ENTER →
длина – 10; курсор снизу от точки (угол 270⁰); ЛКМ → конечная точка: x – 30;y – 45 → ENTER →   Ортогональное черчение → длина 5; курсор снизу от точки (угол 270⁰); ЛКМ → длина 2.5; курсор слева от точки (угол 180⁰); ЛКМ → длина – 10 ;курсор снизу от точки; ЛКМ → длина 2.5; курсор слева от точки; ЛКМ → Установить привязку  → OK → контролировать действия по линиям привязки: длина 30; курсор снизу от точки; ЛКМ → длина 15; курсор слева; ЛКМ →  Создать объект → STOP.

Полученный эскиз показан на рис. 3.7, а.

а	б
в	г
Рис. 3.7. Построение модели тела вращения: а – эскиз, полученный приближенным построением; б – эскиз после уточнения размеров;   в – результат выполнения операции вращения; г – модель после редактирования размеров

Если при выполнении эскиза допускались ошибки или неточности, задание размеров можно уточнить.

 

→ Инструменты (в Главном меню) → Размеры → Линейные → Линейный размер → (Для контроля щелчок ПКМ в окне модели → в контекстном меню указано ) → Указать точку привязки размера (допустим это верхняя левая точка на контуре); ЛКМ → Указать вторую точку (верхняя правая); ЛКМ → Установить фантом размера в удобное положение; ЛКМ → Ввести 20 в поле выражение окна установки размеров → OK → Указать первую точку следующего размера; ЛКМ → и так далее…ввести точные значения всех размеров →  → Указать положение точки на осевой линии для задания расстояния до линии; ЛКМ → STOP →.

Эскиз с заданными точными размерами показан на рис. 3.7, б.

Создать тело вращения.

→ Эскиз (Закрыть эскиз) → Операции (в Главном меню) → Операция → Вращения → в панели свойств: способ – Тороид; угол – 360 →
 Создать объект.

Модель тела вращения, полученная в итоге, показана на рис. 3.7, в.

 

Редактирование эскиза

Для изменения размеров модели

Навести курсор на операцию вращения в дереве модели, нажать ПКМ → Редактировать эскиз → двойной щелчок ЛКМ на изменяемом размере, ввести его новое значение → OK → Эскиз (Закрыть эскиз).

Модель на рис. 3.7, г получена уменьшением размена верхнего и увеличением размера нижнего буртика.

Если размеры не уточнялись (как на рис. 3.7, б), новый размер вводится выполнением команд

  → Инструменты (в Главном меню) → Размеры → Линейные → Линейный размер → указать первую точку привязки размеров; ЛКМ размер → указать вторую точку; ЛКМ → ввести новое значение размера → OK → STOP → Эскиз (Закрыть эскиз).

 

 

	Если при построении эскиза контур вращения будет не замкнут, система по умолчанию построит тонкостенный элемент. Сплошное тело будет построено, если в панели свойств указать способ – Сфероид (при этом на вкладке Тонкая стенка выбрать Нет).

Упражнение 3.4. Добавить к телу вращения участок с резьбой.

К модели на рис. 3.7, в добавить сверху цилиндр диаметром 30 мм и высотой 40 мм; на верхнем торце цилиндра сделать фаску размерами 2,5×45⁰; на участке цилиндра длиной 30 мм нарезать резьбу М30×1,5;

Файл с моделью 3 открыть и сохранить под новым именем

ФАЙЛ → ОТКРЫТЬ → Файл «Модель упражнения 3» → ОТКРЫТЬ ФАЙЛ → Сохранить как → Файл «Модель упражнения 4» → СОХРАНИТЬ.

Цилиндр удобно строить командой выдавливания: указать курсором верхнюю поверхность модели – перейти в режим построения эскиза – построить окружность – выдавить окружность на нужную длину и т. д. Но моделируемые поверхности могут иметь более сложную форму, поэтому полезнее рассмотреть использование операций вращения.

Указать Плоскость XY,проходящую через ось поверхности вращения

 → →  → Эскиз→ Непрерывный ввод объектов → В панели свойств: стиль – основная; Т1: x – 0; y – 70 → ENTER → Ортогональное черчение → длина 40; курсор над точкой; ЛКМ → длина 15; курсор справа от точки; ЛКМ → длина 40; курсор снизу; ЛКМ → длина 15; курсор слева от точки; ЛКМ → STOP → двойной ЛКМ по левой вертикальной линии в эскизе построенного прямоугольника → В панели свойств: стиль – осевая  Создать объект → Фаска → указать длину 1 – 2.5; угол – 45 → указать верхнюю линию прямоугольника, затем – правую → STOP (рис. 3.8, а) →.

Создать тело вращения

→ Эскиз (Закрыть эскиз) → Операции (в Главном меню) → Операция → Вращения → в панели свойств: способ – Сфероид; угол – 360 →
 Создать объект (рис. 3.8, б).

Резьба в «КОМПАС-3D» создается командой Условное изображение резьбы в виде условного изображения (а не как винтовая поверхность). После вызова команды нужно указать базовый объект – круглое ребро цилиндрической (конической) грани, на которой должна строиться резьба.

→ Операции (в Главном меню) → Элементы оформления →  → в панели свойств указать базовый объект – Ребро (со стороны, противоположной фаске); шаг – 1.5; убрать флажок в окне На всю длину; длина 30; Наружная; ЛКМ по окну Начальная граница; Указать ребро со стороны фаски  Создать объект (модель с условным изображением резьбы на рис. 3.8, в).

а	б	в
Рис. 3.8. Последовательность добавления цилиндра с резьбой: а – эскиз добавляемого контура вращения; б – добавлен цилиндрический участок; в – добавлено условное обозначение резьбы

Кинематическая операция

Упражнение 3.5. Построение модели участка трубопровода.

Изобразить участок трубопровода, имеющего диаметр 30 мм и толщину стенок 5 мм. Трубопровод начинается в точке с координатами (70; 0; 100), протянут на длину 70 мм параллельно и встречно оси X, затем на длину 100 мм встречно оси Z (до начала координат), затем на 60 мм вверх вдоль оси Y.

Для построения использовать кинематическую операцию, создающую объемную модель как результат перемещения образующей (окружности с диаметром 30 мм, построенной в отдельном эскизе) вдоль направляющей, контур которой приходится строить в двух плоскостях (в двух эскизах соответственно). Контуры в эскизах соединяются друг с другом последовательно (конечная точка контура в первом эскизе является начальной точкой контура во втором эскизе).

Создать и сохранить файл детали

  ФАЙЛ → СОЗДАТЬ → ДЕТАЛЬ (во вкладке Новый документ) → OK

→  СОХРАНИТЬ (на панели Стандартная) → Ввести имя (например, Модель упражнения 5) → СОХРАНИТЬ → OK.

 

Задать ориентацию основных плоскостей.

  →  ОРИЕНТАЦИЯ (на панели Вид) → →.

Через точку начала трубы провести плоскость, параллельную плоскости YZ.

→ (в дереве модели) → Плоскость ZY → Операции (в Главном меню) → Плоскость → Смещенная → в панели свойств: расстояние 70; Обратное направление (по смещению фантома проверить правильность задания направления) →  Создать объект → STOP →.

Построить эскиз образующей – окружности сечения трубы.

→ Указать смещенную плоскость в дереве модели → Эскиз →
 ОРИЕНТАЦИЯ → Нормально к… → Инструменты (в Главном меню) → Геометрия → Окружности → Окружность → В панели свойствдиаметр 30; стиль основная → Enter → ЛКМ (указать центр окружности в начале координат эскиза) → STOP → Эскиз Закрыть (рис. 3.9, а).

Построить эскиз для левого горизонтального колена трубы (границу эскизов можно принять по середине среднего участка).

→ (в дереве модели) → Плоскость ZX → Эскиз→ Непрерывный ввод объектов → В панели свойств: стиль – основная; длина 50; направление вверх, ЛКМ → STOP → Скругление → В панели свойств: радиус 25; указать по очереди обе линии → STOP → Эскиз з акрыть (рис. 3.9, б).

Построить второй эскиз для правой верхней части траектории.

→ (в дереве модели) → Плоскость ZY → Эскиз→ Непрерывный ввод объектов → Координаты т. 1: 50; 0 → ENTER → длина 50; вправо, ЛКМ → длина 60; вниз, ЛКМ → STOP → Скругление → радиус 25; указать по очереди обе линии → STOP
(рис. 3.9, в) → Эскиз з акрыть.

Совокупность двух эскизов в изометрии показана на рис. 3.9, г.

 

а	б
в	г	д
Рис. 3.9. Построение трубопровода кинематической операцией: а – эскиз сечения трубы; б – эскиз первого участка кинематической траектории; в – эскиз второго участка траектории; г – итоговое изображение эскизов; д – геометрическая модель участка трубопровода

 

Построить модель с помощью кинематической операции.

→ Операции (в Главном меню) → Операция → Кинематическая → в панели свойств: ЛКМ в окне Сечение – в дереве модели указать Эскиз 2; ЛКМ в окне Траектория – в дереве модели указать Эскиз 3 и Эскиз 4 → В панели свойств указать Тонкая стенка ;тип Внутрь; толщина 5 →  Создать объект.

Полученная модель показана на рис. 3.9, д.