Ход работы (порядок выполнения работы)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт Прикладной математики и компьютерных наук

Кафедра Вычислительной техники

Лабораторные работы

Учебной дисциплины (модуля)

«Инженерный дизайн CAD»

Уровень профессионального образования: высшее образование – бакалавриат

Направление подготовки: Информатика и вычислительная техника

Профиль подготовки: «Системы автоматизированного проектирования», «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети», «Автоматизированные системы обработки информации», «Программное обеспечение средств вычислительной техники и автоматизированных систем»

Квалификация выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная, заочная

Тула 2018

1. Цель и задачи работы

Цель работы – освоить базовые навыки построения твердотельных 3D моделей деталей в графическом редакторе 3D КОМПАС.

Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:

- Освоить работу с основными графическими примитивами и построением эскизов.

- Выполнить построение двух 3D моделей тел.

- Выполнить проекционные чертежи двух деталей.

- Выполнить построение 3D сборки.

- Выполнить сборочный чертеж со спецификацией.

Общие положения (теоретические сведения)

Методы построения 3D моделей в Компас 3D в целом аналогичны общепринятой методике, применяемой в таких САПР, как SolidWorks, SolidEdge, Unigraphics, Inventor… В основе любой детали лежит плоский эскиз.

Эскиз— объект трехмерного моделирования, созданный средствами чертежно-графического редактора. Эскиз может располагаться на координатной или вспомогательной плоскости, а также на плоской грани.

Эскизы используются для разных целей, например:

▼ задание формы сечения тела или поверхности,

▼ задание траектории перемещения сечения,

▼ задание положения экземпляров массива.

Один и тот же эскиз может использоваться в нескольких различных операциях.

Работа с эскизом ведется в специальном режиме работы с моделью — режиме эскиза.

Режим эскиза — специальный режим работы с трехмерной моделью КОМПАС 3D. Переход в этот режим производится при создании нового или редактировании существующего эскиза.

Работа в режиме эскиза практически аналогична работе в КОМПАС-фрагменте. Отличием является невозможность создания таких объектов, как технологические обозначения и таблицы, штриховки, заливки, линии обрыва и некоторые другие. Это связано с тем, что они, в отличие от графических объектов, не участвуют в образовании формы трехмерного элемента при перемещении эскиза и, в отличие от размеров, не определяют конфигурацию эскиза.

По умолчанию в новом эскизе включен параметрический режим.

Команды трехмерного моделирования в режиме эскиза недоступны. Объекты модели можно использовать в эскизе для проецирования и привязки.

После завершения работы с эскизом следует выйти из режима эскиза, чтобы продолжить построение модели.

Если эскиз параметрический, то он может находиться в одном из трех состояний:

· полностью определенный,

· не полностью определенный или переопределенный.

Эти состояния показываются в Дереве построения значками перед названиями эскизов:

(+) — полностью определенный эскиз, т.е. его объекты не имеют ни одной степени свободы в системе координат эскиза,

(-) — не полностью определенный эскиз,

(!) — переопределенный эскиз.

Рекомендуется, чтобы все эскизы в модели были полностью определены. В этом случае системы уравнений эскизов решаются более устойчиво.

Вне режима работы с эскизом на экране отображаются не все построенные в нем графические объекты, а лишь те, которые лежат на текущем и активных слоях (эскиз может содержать несколько слоев, как и фрагмент) и имеют один из следующих типов и/или стилей:

▼ точка,

▼ осевая линия,

▼ линия со стилем основная,

▼ отрезок со стилем осевая.

При выполнении операции, использующей эскиз, учитываются именно те его графические объекты, которые видны вне режима эскиза.

Размеры, проставленные в эскизе, доступны при выполнении операции, а также при включении специального режима.

Таким образом, если для построения изображения в эскизе (особенно параметрическом) требуются вспомогательные объекты, которые не должны учитываться при выполнении операции, используйте для них стиль линии, отличный от основной и осевой.

Размеры, которые не должны быть видны вне режима эскиза, перенесите на погашенный слой.

Эскиз, указанный для использования в той или иной операции, интерпретируется системой как один или несколько контуров, составленных из линий эскиза.

Обратите внимание на то, что линии эскиза всегда входят в контур целиком. Например, если в эскизе построены два отрезка, соединяющиеся в вершине, то они составят один контур, а если отрезки пересекаются, то контуров будет два. Также два контура образуют три отрезка, имеющие общую вершину.

Если линии эскиза формируют несколько контуров, то обычно для корректного выполнения операции требуется, чтобы эти контуры не имели общих точек, не пересекались и не касались. Есть и другие требования, предъявляемые к эскизам. Эти требования зависят от операций, использующих эскизы, и описаны в разделах, посвященных операциям.

Выбор плоскости для построения эскиза операции не влияет на дальнейший порядок работы с моделью и ее свойства.

Однако, при выборе плоскости для эскиза первого тела или поверхности следует иметь в виду, что от этого выбора будет зависеть положение объекта в стандартной ориентации. Например, если эскиз-сечение тела выдавливания построен в плоскости XY, то проекция тела на виде спереди будет совпадать с формой эскиза (рис.1).

Рис. 1. Положение детали относительно координатных плоскостей

Создание эскиза

Эскиз размещается на плоском объекте — координатной или вспомогательной плоскости либо плоской грани. Этот объект можно указать как до перехода в режим эскиза, так и после.

1. Вызовите команду Операции — Эскиз или нажмите кнопку Эскиз на панели Текущее состояние.

Кнопка Эскиз остается нажатой — это свидетельствует о том, что система находится в режиме эскиза.

▼Если плоский объект был выделен перед вызовом команды, то эскиз создается на этой плоскости; система координат эскиза имеет умолчательное положение.

▼ Если плоский объект не был выделен, автоматически запускается процесс размещения эскиза. Укажите нужный плоский объект.

В Дереве построения появляется пиктограмма эскиза. Она отмечена значком «замок» —признак того, что эскиз в данный момент редактируется.

Меняется состав компактной панели и Главного меню — становятся доступными команды построения и редактирования графических объектов, выделения, измерений, простановки размеров, наложения параметрических связей и ограничений.

На экране отображается система координат эскиза.

2. Постройте в эскизе нужное изображение.

В эскиз можно перенести изображение из ранее созданного чертежа или фрагмента через буфер обмена. Это позволяет при создании трехмерной модели опираться на существующую чертежно-конструкторскую документацию.

3. Для возврата в режим трехмерных построений вновь вызовите команду Операции —Эскиз, или отожмите кнопку Эскиз на панели Т екущее состояние, или щелкните мышью по значку режима эскиза в окне документа.

Сразу после выхода из режима эскиза новый эскиз выделяется в графической области.

Команды запуска операций, которые могут быть выполнены на основе созданного эскиза, можно вызвать прямо из режима эскиза. Например, построив в эскизе сечение тела выдавливания, можно сразу вызвать команду Операция выдавливания. Режим редактирования эскиза автоматически завершится, будет запущена команда построения тела выдавливания.

Размещение эскиза состоит в выборе плоскости для него и задании положения его системы координат на этой плоскости.

Процесс размещения эскиза запускается после вызова команды Эскиз, если перед ее вызовом не была указана плоскость или плоская грань.

По умолчанию в процессе размещения эскиза включено автосоздание объекта. Поэтому после указания плоскости или плоской грани для размещения эскиза система сразу перейдет в режим его построения. Если требуется не только указать плоский объект, но и выполнить другие действия, например, задать положение системы координат эскиза или отключить связь эскиза с плоскостью его размещения, необходимо отключить автосоздание, отжав одноименную кнопку на Панели специального управления.

В процессе размещения эскиза в графической области отображается фантом системы координат эскиза, а Панель свойств имеет вид, показанный на рисунке 2.

Рис. 2. Панель свойств в процессе размещения эскиза

Чтобы задать плоскость для размещения эскиза, укажите вспомогательную или координатную плоскость или плоскую грань. Выбранный объект подсветится в окне модели, а его имя появится в поле Базовая плоскость на Панели свойств.

Чтобы сместить и повернуть систему координат эскиза относительно ее исходного положения, введите значения координат и угла в поля Точка привязки и Угол на Панели свойств. Изменение координат и угла отражается на фантоме системы координат эскиза в графической области.

Систему координат эскиза можно также произвольно переместить или повернуть мышью. Для этого следует расфиксировать поле Точка привязки или Угол на Панели свойств, а затем щелчком мыши указать новое положение или угол поворота системы координат эскиза в графической области.

Если требуется, чтобы эскиз не был связан с базовой плоскостью, включите опцию Независимое размещение. Эскиз сохранит свое положение в пространстве, но его связь с базовой плоскостью будет разорвана (подсветка базовой плоскости в окне модели исчезнет, а ее имя удалится из поля Базовая плоскость).

Нажмите кнопку Создать объект на Панели специального управления, чтобы подтвердить размещение эскиза.

Работая в эскизе, вы можете:

▼ Выполнять привязку к объектам модели при создании геометрических объектов и размеров. При этом в эскизе формируется вспомогательная проекция объекта модели. С проекцией параметрически связывается создаваемый объект

▼ Использовать объекты модели в качестве базовых объектов при создании геометрических объектов и размеров. Для этого нужно просто указывать объекты модели при создании/редактировании изображения в эскизе. В результате в эскизе формируется вспомогательная проекция объекта модели, с которой связывается объект эскиза. Примеры:

отрезок, параллельный проекции ребра; угловой размер между проекцией прямолинейного объекта и отрезком, связь равенство длин между отрезком и проекцией прямолинейного объекта.

▼ Проецировать объекты модели на плоскость эскиза. При этом в эскизе формируется геометрический объект, связанный непосредственно с объектом модели.

При создании геометрических объектов в эскизе возможно использование глобальной и локальной привязок не только к геометрическим объектам этого эскиза, но и к объектам модели.

В данном разделе описаны особенности привязки к объектам модели.

Для привязки можно использовать объекты модели, представляющие собой точки (вершины, начала координат и т.п.) или кривые (ребра, пространственные кривые, оси и т.п.).

В результате выполнения привязки в эскизе формируется вспомогательная проекция объекта, выбранного для привязки, а создаваемый геометрический объект параметрически связывается с проекцией.

Привязка выполняется обычным образом: в процессе построения подведите курсор к нужному объекту модели и щелкните мышью, когда в плоскости эскиза появится вспомогательная проекция выбранного объекта, название привязки и обозначение точки привязки («крестик»).

Например, если требуется построить отрезок, начинающийся в середине проекции ребра, вызовите команду Отрезок, включите глобальную или локальную привязку Середина и подведите курсор к нужному ребру. Когда в плоскости эскиза появится проекция этого ребра, а в ее середине — «крестик» с надписью Середина кривой, щелкните мышью.

При выполнении привязки к объектам модели имейте в виду следующее.

▼ Если объект прямолинейный и располагается перпендикулярно плоскости эскиза, то привязка возможна только к вершинам этого объекта.

▼ Невозможно создание двух и более вспомогательных проекций одновременно. Поэтому невозможно выполнение привязки Пересечение без проецирования в эскиз объектов, к точке пересечения которых требуется привязаться.

При необходимости вы можете отключить привязку ко всем объектам модели или только к тем, которые не видны в ее текущем положении. Для этого служат команды Привязка к элементам модели и Только к видимым элементам модели в меню кнопки Привязки (рис. 3).

Рис. 2.2.3. Команды управления привязкой к объектам модели

Вспомогательная проекция объекта модели создается в эскизе автоматически при выполнении привязки к объекту модели, а также при использовании объекта модели в качестве базового для объекта эскиза.

Вспомогательная проекция присутствует в эскизе до тех пор, пока участвует в каких-либо параметрических связях. Если последняя связь, наложенная на вспомогательную проекцию, удалена, то после завершения работы с эскизом эта проекция автоматически удаляется.

Например, при указании положения первой вершины отрезка была выполнена привязка к центру круглого ребра. В результате в эскизе была создана вспомогательная проекция ребра (окружность или эллипс), между ее центром и вершиной отрезка сформирована связь совпадение точек. В дальнейшем первую вершину отрезка потребовалось перенести в другую точку, для чего связь была удалена. Если других связей на вспомогательную проекцию не наложено, при выходе из режима эскиза эта проекция будет удалена.

Пользователь может управлять отображением вспомогательных проекций в эскизе. Для этого служит кнопка Вспомогательные проекции на панели Текущее состояние.

Если кнопка нажата, то все существующие в эскизе вспомогательные проекции отображаются в эскизе пунктирными линиями.

Тела

Общие сведения о телах

Новое тело в модели можно создать с помощью одной из следующих операций:

▼ Выдавливание. Образует тело путем перемещения сечения вдоль прямолинейной траектории на заданное расстояние.

▼ Вращение. Образует тело путем поворота сечения вокруг оси на заданный угол.

▼ По сечениям. Образует тело путем соединения нескольких сечений.

▼ Кинематическая. Образует тело путем перемещения сечения вдоль произвольной траектории.

▼ Придание толщины. Образует тело путем добавления слоя материала на указанную поверхность.

▼ Листовое тело. Образует особый тип тела — листовое тело.

▼ Сшивка поверхностей. Образует тело, ограниченное указанными поверхностями.

После создания нового тела производится «приклеивание» к нему или «вырезание» из него дополнительных объемов, т.е. добавление или удаление материала тела (рис. 4).

а) б) в) г)

Рис.4. Построение тела:

а) новое тело — цилиндр; б) «приклеивание» призмы;

в) «вырезание» призмы; г) «вырезание» цилиндра

Перед созданием модели всегда встает вопрос о том, с чего начать построение. 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 элементы (параллелепипеды, призмы, цилиндры, конусы, торы, кинематические элементы и т.д.).

Чаще всего первым строят самый крупный из этих элементов. Если в составе детали есть несколько сопоставимых по размерам элементов, можно начать построение с любого из них.

Иногда построение начинают с простого элемента (например, параллелепипеда, цилиндра), описанного вокруг проектируемой детали (или ее части).

В некоторых случаях можно выбрать первый элемент (а также наметить дальнейший порядок проектирования детали), представив технологический процесс ее изготовления.

Вообще говоря, дать универсальные рекомендации по созданию трехмерных моделей невозможно. Любой конструктор вырабатывает представления об удобном ему порядке моделирования после самостоятельного построения нескольких моделей.

Элемент выдавливания

Элемент выдавливания образуется путем перемещения сечения по прямолинейной направляющей в одну или в обе стороны на заданное расстояние. Например, элемент, показанный на рисунке 5, образован выдавливанием эскиза в направлении, перпендикулярном его плоскости.

Рис. 5. Эскиз и элемент, образованный операцией выдавливания

Элемент выдавливания может быть самостоятельным телом, а может быть приклеен к телу или вырезан из него.

Для создания нового тела выдавливания или приклеивания элемента выдавливания к имеющемуся телу (т.е. для добавления материала) служит операция Выдавливание, а для вырезания элемента выдавливания из тела (т.е. для удаления материала) — операция Вырезать выдавливанием.

В качестве сечения элемента выдавливания может использоваться грань, эскиз, ребро или пространственная кривая (в том числе контур, построенный по линиям эскиза, ребрам грани или произвольный).

При выдавливании грани, замкнутого эскиза, замкнутого Контура на грани или Контура эскиза возможен выбор между сплошным и тонкостенным элементом (рис. 6).

При разомкнутом сечении возможно построение только тонкостенного элемента.

а) б) в)

Рис.6. Выдавливание грани: а) сечение (цилиндрическая грань),

б) сплошной элемент, в) тонкостенный элемент

Если сечение представляет собой плоскую грань, эскиз, контур, построенный по линиям эскиза или плоской грани, и выдавливается в направлении, перпендикулярном себе, то возможен уклон боковых граней элемента (рис. 7).

а) б)

Рис. 7. Уклон боковых граней элемента выдавливания:

а) сплошного, б) тонкостенного

При выдавливании ребра или пространственной кривой (в том числе контура типа Произвольный) возможно построение только тонкостенного элемента. Уклон боковых граней невозможен. Пример выдавливания пространственной кривой приведен на рисунке 8.

Рис. 8. Элемент выдавливания с сечением спиралью.

Элемент вращения

Элемент вращения образуется путем поворота сечения вокруг оси в одну или в обе стороны на заданный угол. Например, элемент, показанный на рисунке 9, образован поворотом эскиза вокруг оси, лежащей в его плоскости, на 270°.

Рис. 9. Эскиз, ось и элемент, образованный операцией вращения

Элемент вращения может быть самостоятельным телом, а может быть приклеен к телу или вырезан из него.

Для создания нового тела выдавливания или приклеивания элемента вращения к имеющемуся телу (т.е. для добавления материала) служит операция Вращение, а для вырезания элемента вращения из тела (т.е. для удаления материала) — операция Вырезать вращением.

В качестве сечения элемента вращения может использоваться грань, эскиз, ребро или пространственная кривая (в том числе контур, построенный по линиям эскиза, ребрам грани или произвольный).

Варианты

Вариант №1