Задание № 5. Изучение интерфейса и основных возможностей программы твердотельного моделирования «Компас-3D».
Инструментальная среда твердотельного моделирования «Компас-3D» предназначена для создания твердотельных моделей различных объектов. Процесс моделирования аналогичен технологическому процессу изготовления. «Компас-3D» – это программа для операционной системы Windows, поэтому ее окно имеет те же элементы управления, что и другие Windows-приложения [5].
На рисунке 2.26 представлено рабочее окно трехмерного моделирования инструментальной среды «Компас-3D».
Рисунок 2.26 - Рабочее окно трехмерного моделирования
инструментальной среды «Компас-3D
Основные элементы интерфейса:
1) Главное меню – в нем расположены все основные меню системы, в каждом меню хранятся связанные с ним команды.
2) Стандартная панель управления – в ней собраны команды, которые часто употребляются при работе с программой.
3) Панель Вид – на ней расположены кнопки, которые позволяют управлять изображением: изменять масштаб, перемещать и вращать изображение, изменять форму представления модели.
4) Панель переключения Компактной инструментальной панели (по умолчанию находится вертикально в левой части экрана) – производит переключения между панелями инструментов.
5) Панель инструментов (Странички) –состоит из нескольких отдельных страниц (панелей): Редактирования модели, Пространственные кривые, Поверхности, Вспомогательная геометрия, Измерения (3D), Фильтры, Элементы оформления.
6) Строка состояния объекта – указывает параметры объекта.
7) Дерево модели – это графическое представление набора объектов, составляющих деталь. Корневой объект Дерева – сама деталь. Пиктограммы объектов автоматически возникают в Дереве модели сразу после фиксации этих объектов в детали.
8) Контекстная панель –отображается на экране при выделении объектов документа и содержит кнопки вызова наиболее часто используемых команд редактирования. Набор команд на панели зависит от типа выделенного объекта и типа документа.
9) Контекстное меню – меню, состав команд в котором зависит от совершаемого пользователем действия. В нем находятся те команды, выполнение которых возможно в данный момент. Вызов контекстного меню осуществляется щелчком правой кнопки мыши на поле документа, элементе модели или интерфейса системы в любой момент работы.
Основные термины модели:
Модель в «Компас-3D» – в «Компас-3D» возможно создание двух типов моделей: деталь и сборка.
• Деталь – тип модели, предназначенный для представления изделий, изготавливаемых без применения сборочных операций. Создается и хранится в документе «деталь», расширение файла – m3d.
• Сборка – тип модели, предназначенный для представления изделий, изготавливаемых с применением сборочных операций. Создается и хранится в документе «сборка», расширение файла – a3d.
Разновидность сборки – технологическая сборка. Создается и хранится в документе «технологическая сборка», расширение файла – t3d.
Трехмерная модель в «Компас-3D» состоит из объектов. Объекты подразделяются:
– на геометрические,
– элементы оформления,
– объекты «измерение»,
– компоненты.
К геометрическим объектам относятся: тела, поверхности, кривые, точки, эскизы, объекты вспомогательной геометрии.
Рисунок 2.27 – Геометрические объекты
Модель в «Компас-3D» состоит из геометрических объектов – эскизов, пространственных кривых и точек, поверхностей, тел.
Геометрические объекты состоят из примитивов. Примитивами являются:
– вершина,
– ребро,
– грань.
Вершина – примитив, представляющий собой точку либо окончание ребра. Частным случаем вершины является ребро нулевой длины (например, вершина конуса).
Ребро – примитив, представляющий собой участок кривой либо граничной линии грани, ограниченный вершинами и не содержащий внутри себя других вершин. В частных случаях ребро может не ограничиваться вершинами (замкнутые ребра).
Грань – примитив, представляющий собой часть поверхности либо поверхность, ограниченную ребрами и не содержащую внутри себя других ребер. В частных случаях грань может не ограничиваться ребрами (например, сферические и тороидальные грани).
Такие объекты, как плоскости и оси, не имеют примитивов.
Остальные объекты, в зависимости от своего типа, состоят из одного или нескольких примитивов. Например, объект «точка» состоит из одной вершины, ломаные и эскизы – из ребер и вершин, тела – из ребер, вершин и граней.
Тело – объект модели, имеющий некоторый объем и соотнесенный с каким-либо материалом. Тело не имеет самостоятельного файлового представления.
Тело, как правило, представляет собой совокупность граней, ребер и вершин (рис. 2.28). В частном случае тело может быть представлено одной гранью (например, сферическое и тороидальное тела).
Рисунок 2.28 – Тело в Компас
Грани тела образуют замкнутую поверхность. Нарушение замк-нутости приводит к нарушению целостности тела.
Особый вид тел – листовые тела. Они предназначены для моделирования деталей, полученных из листового материала с помощью операций гибки.
Поверхность – геометрический объект, представленный связной совокупностью граней или одной гранью. Грани поверхности не могут являться гранями каких-либо других объектов (других поверхностей, тел).
Эскиз – объект трехмерного моделирования, созданный на плоскости или плоской грани средствами чертежно-графического редактора. Эскизы используются в некоторых операциях. Например, эскиз может задавать форму сечения тела, полученного операцией выдавливания, контур ребра жесткости и т. п.
Требования к эскизу определяются операцией, в которой он используется.
Объектами вспомогательной геометрии являются:
– системы координат,
– координатные и вспомогательные плоскости,
– координатные и вспомогательные оси,
– контрольные точки,
– присоединительные точки.
К элементам оформления относятся:
– условное обозначение резьбы,
– размеры:
• линейный,
• угловой,
• диаметральный,
• радиальный,
– обозначения:
• обозначение шероховатости,
• обозначение базы,
• линия-выноска,
• обозначение позиции,
• обозначение допуска формы и расположения.
Объект «измерение» – объект, содержащий результаты работы операции измерения.
Объектами «измерение» являются:
– расстояние и угол,
– длина ребра,
– площадь.
Значение, хранящееся в объекте «измерение», всегда соответствует фактическому значению измеренного параметра модели.
Компонент – это объект модели, в свою очередь являющийся моделью: деталью или сборкой.
Объекты модели создаются и редактируются путем выполнения операций. При создании и редактировании объекта возможно формирование ассоциативной связи его с другим объектом. Ассоциативная связь – это однонаправленная зависимость расположения или геометрии одного объекта от расположения или геометрии другого объекта. Зависимый объект считается производным, а объект, от которого производный объект зависит, – исходным по отношению к производному.
Модели в целом, а также отдельным ее частям (телам, компонентам) можно назначить параметры для расчета МЦХ – материал и плотность материала, а также задать свойства – данные об изделии, которое эта модель (часть модели) представляет.
Состав модели, последовательность ее построения и связи между объектами модели отображаются в Дереве построения.
Компонент – объект модели, представленный другой моделью. Компонентами модели могут быть детали, сборки, детали-заготовки и локальные детали, а в сборках также стандартные изделия и библиотечные элементы.
Модель компонента может храниться в отдельном файле или в файле текущей модели.
В отдельных файлах хранятся следующие компоненты:
– детали,
– сборки,
– детали-заготовки с историей,
– стандартные изделия,
– модели из библиотеки.
В данном случае в текущей модели фактически содержатся не сами компоненты, а ссылки на их файлы.
В файле текущей модели хранятся следующие компоненты:
– локальные детали,
– детали-заготовки без истории.
Эти компоненты не имеют самостоятельного файлового представления. Они хранятся непосредственно в содержащей их модели.
Особый тип компонента – локальная деталь. Локальная деталь не имеет самостоятельного файлового представления, а хранится непосредственно в содержащей ее модели. Компоненты, в свою очередь, могут включать в себя другие компоненты и так далее.
Один и тот же компонент может быть вставлен в разные модели. Возможна повторная вставка в модель уже имеющегося в ней компонента.
В модели, содержащей компоненты, можно выполнить операции, имитирующие обработку изделия в сборе, например, создать отверстие, проходящее через несколько компонентов. Результат этих операций не передается в файлы компонентов.
Компоненты могут быть связаны друг с другом сопряжениями. Существует два вида сопряжений:
– позиционирующие сопряжения – определенным образом фиксируют один объект относительно другого;
– сопряжения механической связи – определяют закон движения одного объекта относительно другого.
В модели могут присутствовать дополнительные элементы: сим-вол начала координат, плоскости, оси и т. д. [5].
Общие принципы моделирования:
Построение трехмерной твердотельной модели заключается в последовательном выполнении операций объединения, вычитания и пересечения над простыми объемными элементами (призмами, цилиндрами, пирамидами, конусами и т. д.) [5]. Многократно выполняя эти простые операции над различными объемными элементами, можно построить самую сложную модель.
Для создания объемных элементов используется перемещение плоских фигур в пространстве. Плоская фигура, в результате перемещения которой образуется объемное тело, называется эскизом, а само перемещение – операцией.
Эскиз может располагаться на одной из стандартных плоскостей проекций, на плоской грани созданного ранее элемента или на вспомогательной плоскости. Эскизы создаются средствами модуля плоского черчения и состоят из одного или нескольких контуров.
Система «Компас-3D» располагает разнообразными операциями для построения объемных элементов, четыре из которых считаются базовыми [5]:
• Операция выдавливания – выдавливание эскиза перпендикулярно его плоскости;
• Операция вращения – вращение эскиза вокруг оси, лежащей в его плоскости;
• Кинематическая операция – перемещение эскиза вдоль на-правляющей;
• Операция по сечениям – построение объемного элемента по нескольким эскизам (сечениям).
Для четырех базовых операций, добавляющих материал к модели, существуют аналогичные операции, вычитающие материал. Операция может иметь дополнительные возможности (опции), которые позволяют изменять или уточнять правила построения объемного элемента. Например, если в операции выдавливания прямоугольника дополнительно задать величину и направление уклона, то вместо призмы будет построена усеченная пирамида. Процесс создания трехмерной модели заключается в многократном добавлении или вычитании дополнительных объемов.